專利名稱：用于小型電器設備的電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于由蓄電池驅動的小型電器設備，例如電動牙 刷或者電動剃須刀，的電子電路，充電器能夠感應式地給該小型電器 設備的蓄電池充電，并且該小型電器設備優選具有用于顯示蓄電池的 充電過程和/或充電狀態的顯示裝置。
背景技術：
EP 0 875 978公開了一種由蓄電池驅動的設備，其具有電子電路和 蓄電池，蓄電池可以通過充電裝置來充電。在這里可能會出現這樣的 情況，S卩，在已被放電的蓄電池情況下，由充電裝置提供的電壓可能 會斷開，并且該電子電路不再工作。為了避免這種情況，在蓄電池充 電過程中以來自電容器的足夠高的電壓給該電子電路供電，該電容器 借助二極管由充電裝置充電。對電容器的充電這樣實現，即電子開關 不斷重復地、短時間地中斷蓄電池的充電過程，由此給充電裝置卸去 負載，并且充電裝置的電壓將上升到使得能夠通過二極管給所述電容 器充電的程度。在蓄電池充電過程中，所述電容器于是給該電子電路 供電。電容器是這樣選擇參數的，即在其放電過程中(即蓄電池充電 過程中)其電壓僅在一個允許的范圍內下降。發明內容本發明的任務在于，提供一種用于由蓄電池驅動的小型電器設備 的電子電路，該電子電路具有盡可能少的構件，從而具有少的空間需 求，并且是廉價的。根據本發明的電子電路被構想用于由蓄電池驅動的小型電器設 備，例如用于電動牙刷或者電動剃須刀，該小型電器設備具有兩種不同的運行狀態，即第一狀態和第二狀態，在該第一狀態中小型電器設 備被使用者操作，在該第二狀態中小型電器設備與充電站感應式地連 接。顯示裝置能夠在蓄電池充電時，把充電過程以信號表示；和/或在 充電結束后，把蓄電池的充電狀態以信號表示。發光二極管被設計為用于顯示蓄電池的充電過程和/或充電狀態 的顯示裝置，其中該電子電路具有重要的優點能夠使用這樣的發光 二極管，其正向電壓大于蓄電池電壓。這樣，例如能夠通過藍色發光 二極管表示充電過程和/或充電狀態，盡管該小型電器設備是以僅具有 一個電池單元的蓄電池驅動的。此外該電路這樣構造，即發光二極管 肯定不會被施加反向的電壓。根據本發明的電子電路包括其自身為已知的串聯電路，該串聯電 路包括蓄電池、整流二極管和充電線圈。如果充電線圈與充電器耦合， 則該充電線圈供應交流電，該交流電通過整流二極管被整流，并且給 蓄電池充電。根據蓄電池的極性或者所應用的電子構件的類型(例如以npn型晶體管代替pnp型晶體管)，充電線圈的端部或者與整流二極管的陽極和發光二極管的陰極連接，或者與整流二極管的陰極和發光 二極管的陽極連接。該電子電路還包括用于控制發光二極管、控制蓄 電池充電過程以及負載的控制電路，所述負載在電動牙刷或電動剃須 刀的情況下例如由電動馬達組成。該控制電路由蓄電池供以電流。該 電子電路的基本優點在于，即使在蓄電池深度放電的情況下(這也意 味著，當控制電路不工作時)，也能夠給蓄電池充電。當蓄電池電壓 足夠大時，該控制電路工作并在需要時結束蓄電池的充電，這通過控 制電路控制可控開關來實現，該可控開關一定程度地短接由充電線圈 提供的交流電，這意味著，充電電流不再能流入到蓄電池中，而是僅 流經可控開關、整流二極管以及如需要時流經發光二極管。該發光二 極管能夠由控制電路通過另一個可控幵關接通和關斷。充電過程的停 止將結合其自身為已知的判斷條件來實現，例如蓄電池電壓、充電和/或放電時間、充電和/或放電電流，和/或蓄電池溫度等等。
下面將結合實施例闡述圖中所示的根據本發明的電子電路，其中， 相同的構件以相同的附圖標記示出。其他構造方式將在說明中描述。 附圖中圖l示出第一電子電路；圖2示出第二電子電路；圖3示出第三電子電路。
具體實施方式
圖l中所示的第一電子電路包括全波整流器，該全波整流器具有第 一二極管D1、第二二極管D2和帶有中間抽頭的充電線圈，該充電線圈 因而包括第一部分繞組L1和第二部分繞組L2。充電線圈的中間抽頭與 另一個二極管D3的陽極連接，二極管D3的陰極與蓄電池A的正極連接。 蓄電池A的負極與第一二極管D1的陽極和第二二極管D2的陽極連接， 并通過第一晶體管T1與充電線圈的中間抽頭連接。第一二極管D1的陰 極與第一部分繞組L1連接，而第二二極管D2的陰極與第二部分繞組L2 和發光二極管LED的陽極連接。發光二極管LED的陰極通過電阻R和可 控開關S (例如晶體管)與蓄電池A的負極連接。由第二晶體管T2和電 動馬達M構成的串聯電路連接到蓄電池A。當然也可以將其他的負載通 過電子開關與蓄電池A連接。由蓄電池A供以電流的控制電路uC控制可 控開關S和第一晶體管Tl以及第二晶體管T2。控制電路uC還與充電線圈 的中間抽頭連接，以檢測充電電壓的存在或不存在。該電子電路的工作方式將在下面闡述。如果充電線圈與充電器(圖 中未示出)感應式地耦合，則全波整流器在它的中間抽頭上提供脈沖 式的直流電壓，且相應的脈沖式直流電流通過另外的二極管D3流入蓄 電池A，該蓄電池A由此被充電。如果蓄電池A在充電開始時是已被深 度放電的，那么在蓄電池上的電壓就非常低，以致控制電路uC無法工 作。如果在短時間充電后蓄電池電壓上升到使得控制電路uC "醒來"的程度，那么控制電路UC檢測脈沖式直流電壓的存在，并通過可控開關S接通發光二極管LED，其可視地示出蓄電池A的充電。此外，控制 電路uC持續地把蓄電池電壓的電勢與對應于充滿電的蓄電池電壓的參 考值進行比較。如果控制電路uC發現蓄電池A已經充滿電，那么它借助 第一晶體管T1把充電電流按照一定程度地短接，這就意味著把充電線 圈的中間抽頭與第一二極管D1的陽極和第二二極管D2的陽極連接。當 第一晶體管T1被選通時，另外的二極管D3避免蓄電池A也被短路。如果充電線圈仍然與充電器感應式地連接，那么只要可控開關S 是被接通的，脈沖式直流電流的一個半波仍舊能夠流經第一二極管D1、 第一部分繞組L1、第二部分繞組T2和發光二極管LED。優選的是，控 制電路uC現在這樣控制可控開關S，使得發光二極管LED閃爍，并以此 表示蓄電池A充滿電的狀態。脈沖式直流電流的另一半波現在僅流經第 二二極管D2、第二部分繞組L2和第一晶體管T1。如果充電線圈從充電 器上斷開，那么脈沖式直流電流不再流動，且發光二極管LED熄滅。如果控制電路uC選通第一晶體管Tl，則由于另外的二極管D3蓄電 池A與全波整流器解除耦合，此外蓄電池A仍然給控制電路uC和電動馬 達M供電，控制電路uC借助第二晶體管T2接通或關斷電動馬達M。在上述的電子電路的一個變形例中，可以用跳線代替可控開關S。 在這種情況下，如果充電線圈與充電器耦合，發光二極管LED始終發光； 使用者因此無法區分蓄電池A是否仍然在充電或者已經被充滿。在上述的電子電路的另一個變形例中，其在圖2中示出，缺少第一 二極管D1和第一部分繞組L1，并且用n溝道MOSFET代替第一晶體管 Tl。這種晶體管按照已知方式具有保護二極管。如果控制電路uC選通 第一晶體管T1，以結束蓄電池A的充電，那么發光二極管LED顯示蓄電 池A的充滿電的狀態，其中，為此所需的電流(即脈沖式直流電流的一 個半波)流經充電線圈L2、保護二極管、被控制電路uC接通的可控開關S和電阻R。脈沖式直流電流的另一半波將流經充電線圈L2、第二二 極管D2和第一晶體管T1。圖3中所示的第三電子電路包括與圖1中所示的電子電路中相同的 全波整流器，該全波整流器具有第一二極管D1、第二二極管D2和帶有 中間抽頭的充電線圈，該充電線圈因而包括第一部分繞組L1和第二部 分繞組L2。第一二極管D1的陰極與第一部分繞組L1連接，而第二二極 管D2的陰極與第二部分繞組L2和發光二極管LED的陽極連接。發光二 極管LED的陰極通過電阻R和可控開關S (例如晶體管)與蓄電池A的負 極和第一二極管D1的陽極以及第二二極管D2的陽極連接。控制電路uC 控制可控開關S，蓄電池A給控制電路uC供以電流。控制電路uC還與充 電線圈的中間抽頭連接，以檢測充電電壓的存在或不存在。圖3中所示的電子電路與圖1所示的電子電路的區別在于充電線 圈的中間抽頭與一個橋式電路的橫向支路連接，該橋式電路具有四個 晶體管T1、 T2、 T3、 T4，并且電動馬達M或者其他負載布置在該橋式 電路的橫向支路內。這四個晶體管T1、 T2、 T3、 T4是MOSFET，所述 晶體管由控制電路uC控制，并且所述晶體管按照已知的方式分別具有 一個保護二極管。第一晶體管Tl和第二晶體管T2是n溝道MOSFET，其 源極端子與蓄電池A的負極連接；第三晶體管T3和第四晶體管T4是p溝 道MOSFET，其源極端子與蓄電池A的正極連接。第一MOSFETTl和第 三MOSFET T3的漏極端子都與全波整流器的中間抽頭和馬達M的一端 連接，而第二MOSFETT2和第四MOSFETT4的漏極端子與馬達M的另 一端連接。與圖l中所示的電路相比，晶體管T3的保護二極管接管了另外的二 極管D3的功能，也就是說在這個電路中，在充電線圈的中間抽頭上存 在脈沖式直流電流的情況下，蓄電池A被充電，而控制電路uC不必工作。 圖1中所示的電路的第一晶體管T1的功能(即關斷蓄電池A的充電)， 在圖3中所示的電路中同樣通過第一晶體管T1來接管。當第一晶體管T1選通時，控制電路uC服務于截止第三晶體管T3，由此，蓄電池A不會短路。在圖3中所示的電子電路的一個變形例中不存在第一二極管Dl 和第一部分繞組L1。該電子電路的運行類似于圖2或者圖3中所示的 電路。
權利要求
1.用于由蓄電池驅動的小型電器設備的電子電路，所述小型電器設備能夠通過外置電源感應式地供電，所述電子電路包括充電電路，其用于給蓄電池(A)充電，所述充電電路具有充電線圈(L2)和二極管(D2)，其中，所述蓄電池(A)與所述二極管(D2)和所述充電線圈(L2)串聯連接；發光二極管(LED)，其作為用于顯示所述蓄電池(A)的充電過程和/或充電狀態的顯示裝置；其中，所述充電線圈(L2)的端部或者與所述二極管(D2)的陽極以及所述發光二極管(LED)的陰極連接，或者與所述二極管(D2)的陰極以及所述發光二極管(LED)的陽極連接。
2. 根據權利要求l所述的電子電路，其特征在于 所述電子電路具有可控開關(S)，所述可控開關(S)能夠由控制電路(uC)控制，并且通過所述可控開關(S)所述發光二極管(LED) 能夠接通和關斷。
3. 根據權利要求1或2所述的電子電路，其特征在于 所述電子電路具有電子開關(Tl)，所述電子開關(Tl)能夠由所述控制電路(uC)控制，并且通過所述電子開關(Tl)所述蓄電池 (A)的所述充電過程能夠結束。
4. 根據權利要求2或3所述的電子電路，其特征在于 當所述蓄電池(A)充電時和/或當所述蓄電池(A)的所述充電過程結束后，所述控制電路(uC)接通所述發光二極管(LED)。
5. 根據前述權利要求之一所述的電子電路，其特征在于 所述電子電路具有另外的充電線圈(Ll)和另外的二極管(Dl)，它們連同所述二極管(D2)和所述充電線圈(L2) —起構成全波整流器°
6. 用于由蓄電池驅動的小型電器設備的電子電路，所述小型電器 設備具有負載(M)和用于生成交流電的充電線圈(L2)，所述負載(M)在橋式電路中與多個電子開關(Tl、 T2、 T3、 T4)連接，其中， 至少一個電子開關(T3)并聯有保護二極管，特別是根據前述權利要 求之一，其特征在于所述蓄電池(A)與所述保護二極管和所述充電線圈(L2)串聯 連接，以使得在所述蓄電池(A)充電時由所述充電線圈(L2)所提供 的充電電流流經所述保護二極管。
7. 根據權利要求6所述的電子電路，其特征在于 所述電子開關(T1、 T2、 T3、 T4)由具有內置保護二極管的MOSFET構成。
8. 根據權利要求3至7之一所述的電子電路，其特征在于 通過其能夠結束所述蓄電池(A)充電過程的電子開關是通過所述橋式電路的所述電子開關之一 (Tl)構成的。
全文摘要
本發明涉及一種用于由蓄電池驅動的小型電器設備的電子電路，該小型電器設備能夠通過外置電源感應式地供電。所述電路包括用于給蓄電池(A)充電的充電電路，該充電電路具有整流二極管(D2)和用于生成交流電的充電線圈(L2)，其中，蓄電池(A)與整流二極管(D2)和充電線圈(L2)串聯連接。此外，該電路還包括具有作為用于顯示蓄電池(A)的充電過程和/或充電狀態的顯示裝置的發光二極管(LED)和用于控制發光二極管(LED)和蓄電池(A)的充電過程的控制電路(uC)，其中，充電線圈(L2)的端部或者與整流二極管(D2)的陽極以及發光二極管(LED)的陰極連接，或者與整流二極管(D2)的陰極以及發光二極管(LED)的陽極連接。如果控制電路(uC)不工作，蓄電池(A)也能夠被充電。
文檔編號H02J7/00GK101331660SQ200680047016
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月1日 優先權日2005年12月14日
發明者托斯滕·克萊姆, 約阿希姆·萊佩爾, 馬蒂亞斯·席巴恩 申請人:布勞恩股份有限公司