双电源电池充电器 本发明一般涉及电池充电器，尤其涉及一种双电源电池充电器。
随着各式各样电池供电电气及电子装置的增加，许多厂商在该类装置上提供可再充电的电池，以节省使用者更换电池之花费。一种与日俱增的便携式电子装置包括个人通讯装置，例如便携式蜂窝式电话(cellular phone)。几乎所有的蜂窝式电话都是利用可再充电的电池包装，使用者可以依需要周期性地再充电。
许多厂商所提供的电池充电器，设计成由直流电源，如汽车电池来操作。这种直流操作的电池充电器包括一专用的转接器，设计与汽车上的标准点火器(cigaretter-lighter)插孔插接。如此，当旅行期间，使用者必须利用一直流操作的电池充电器对电池充电。
而为了能够在容易取得交流电源的家里或办公室对电池充电，使用者则必须利用一交流供电的电池充电器。通常，一交流供电的电池充电器包括一转接器，用来与安装在家里或办公室墙上的标准电源插座插接。该交流供电的电池充电器亦包括变压器电路，以将标准的110伏特或220伏特之交流电压变压为充电所需之12伏特直流电压。
因为直流供电的电池充电器被设计成用直流电流及仅仅与点火器插座插接而操作，因此，使用者不能通过其利用交流电源来充电，同理，因为交流供电的电池充电器被设计成用交流电流及同标准室内插座插接而操作，因此使用者不能通过其利用直流电源诸如点火器插孔来充电。
因此，使用者想要同时具备能用汽车的直流电源及用交流电源对电池充电的能力，则不利的是必须购买且同时保养一直流供电电池充电器及一交流供电电池充电器。进而，若使用者想在家里或办公室以外的地方同时具备交流及直流充电地能力，则不方便的是使用者必须从家里或办公室运送其交流供电电池充电器至其它地方。因此，不但耗费地购买及保养两个不同的电池充电器装置，且该使用者必须经常留意所到地方都要带着交流供电电池充电器。
因此，一种能够实际地连接汽车点火器插孔及连接家里与办公室之交流电源插座的电池充电器备受需求。且一个同时电气连接到直流电源及交流电源以提供适于充电之直流电源的电池充电器亦同样备受需求。
而本发明能满足这些需求。本发明提供一双电源电池充电器，以对一具有电源输入端子的可再充电电池进行充电。该电池充电器包括：(a)一第一组输入端子，以电气连接一直流电源而具第一电压；(b)一第二组输入端子，以电气连接一交流电源而具第二电压；(c)一组输出端子，以电气连接该可再充电电池的电源输入端子；(d)一第一转换电路，电气连接在该电池充电器之第一组输入端子与输出端子间，以将直流的第一电压转换成为适合电池充电之直流的第三电压；及(e)一第二转换电路，电气连接在该电池充电器之第二组输入端子与第一组输入端子间，以将交流的第二电压转换成为直流的第一电压。
该电池充电器进一步包括一交流转接器以使该电池充电器可与交流电源插座连接，其中该转接器电气连接至第二组输入端子。较佳地，该交流转接器包括二个插片以插接于室内的墙上电源插座内。
该电池充电器更包括一直流转接器，以使该电池充电器与直流电源插座连接，其中该转接器电气连接至第一组输入端子、较佳地，该直流转接器可与汽车点火器插座连接。该电池充电器更包括一壳体，以容置第一、第二组输入端子、输出端子、及第一、第二转换电路。交流转接器及直流转接器可被外接于该壳体上。
在另一实施例，本发明的电池充电器包括：(a)一第一组输入端子，以电气连接一交流电源而具第一电压；(b)一第二组输入端子，以电气连接一直流电源而具第二电压；(c)一组输出端子，以电气连接该可再充电电池的电源输入端子；(d)一第一转换电路，电气连接在该电池充电器之第一组输入端子与输出端子间，以将交流的第一电压转换成为适合电池充电之直流的第三电压；及(e)一第二转换电路，电气连接在该电池充电器的第二组输入端子与输出端子间，以将直流的第二电压转换成为适于充电之直流的第三电压。
本发明上述及其它特征、目的及优点，将随以下的描述、所附权利要求书及附图而获得充分的了解：
图1为本发明双电源电池充电器的方块图；
图2为本发明双电源电池充电器的立体图；
图3为图2中电池充电器的侧视图；
图4为图2中电池充电器的底视图；
图5为本发明电池充电器的另一实施例的立体图；
图6为图5中电池充电器的侧视图；
图7为图5中电池充电器的底视图；
图8为用于本发明电池充电器之一直流转换电路的一个实施例；
图9为用于本发明电池充电器之一交流转换电路的一个实施例的方块电路图；及
图10为本发明电池充电器另一实施例的方块图。
参见图1，它表示本发明双电源电池充电器10的一个实施例，向一具有电源输入端的可再充电电池进行充电。该电池充电器10包括：(a)一第一组输入端子12，以电气连接一直流电源而具第一电压；(b)一第二组输入端子14，以电气连接一交流电源而具第二电压；(c)一组输出端子16，以电气连接该可再充电电池的电源输入端；(d)一第一转换电路18，电气连接在该电池充电器10的第一组输入端子12与输出端子16之间，以将直流的第一电压转换成为适合电池充电之直流的第三电压；及(e)一第二转换电路20，电气连接在该电池充电器10的第二组输入端子14与第一组输入端子12之间，将交流的第二电压转换成为直流的第一电压。如此，第一转换电路18及第二转换电路20构成电气串联。
参见图2～图4所示，该电池充电器10最好还包括一壳体22，以将上述电池充电器10的构成部件容置于内。该电池充电器10更包括一交流转接器24以使该电池充电器10与交流电源插座连接，其中该转换器24电气连接至第二组输入端子14。较佳地，该交流转接器24包括二个插片26以插接于室内电源插座内。例如，使用一种125VAC，10A标准NEM A5-15P插头。
该电池充电器更包括一直流转接器28以使该电池充电器10与直流电源插座连接，其中该转接器28电气连接至第一组输入端子12。较佳地，该直流转接器28包括一装置以连接汽车点火器插座。例如，使用一种点火转接器(12-15VDC，15A)。如图2所示，该交流转接器24及该直流转接器28皆外接于壳体22，且经该壳体22分别电气连接至第一转换电路18及第二转换电路20。
如此，本发明的电池充电器10能够于旅行时便利地插入一汽车点火器插孔而对电池进行充电，也能插入墙上的电源插座，使用交流电源对电池进行充电。
该交流转接器24包括两个可在壳体22内滑接的插片26。以使该电池充电器10插入墙上的电源插座时，该插片通过滑出壳体22而显露于外。滑接插片很容易从许多厂商处取得。
参见图5～图7，为本发明电池充电器10的另一实施例，在本实施例中，该交流转接器24包括一组可翻转插片26外接于壳体22。翻转插片很容易从许多厂商处取得。该插片26可从该壳体22外翻而显露于外，以使该电池充电器10插入墙上的电源插座。除此之外，图5～图7所示电池充电器10的实施例相同于图2～图4所示电池充电器10的实施例。
参见图8所示，为第一转换电路18的实施例，用来将一约12伏特到25伏特范围内直流的第一电压转换成为一约12伏特直流的第三电压，以对电池进行充电。该电路18包括一对输入端子30以连接一直流电源，及一对输出端子32以供应一直流电压对电池进行充电。该电路18更包括电阻R1、R2(3.6K)、及RSC(0.33)；电容Co(470μF LYTIC(电解型))、C5(100μF 25V POLARIZEDLYTIC(极化电解型))、及CT2(470PF FILM(薄膜型))；变压器L3(220μH)；齐纳二极管D5(1N5819)；及集成电路U2(MOTOROLA MC34063)。该电路元件相互电气连接如图8所示。
该集成电路U2为一单片控制电路，包含许多直流对直流转换所需的功能。U2包含内部温度补偿基准；比较器；占空度可控振荡器，该振荡器具有一有功电流限制电路；驱动器及大电流输出开关。集成电路U2之振荡器由一电流源及在预设的上下限间对外部定时电容CT2充放电的泄极(sink)所组成。一般充电及放电的电流分别为35μA及200μA，提供大约1对6的比例。因此，在一个充放电周期，该斜坡上升的期间6倍长于该斜坡下降的期间。该上限等于1.25V之内部参考电压，该下限约等于0.75V。该振荡器依该定时电容CT2之选择值控制在一频率内持续工作。
该第一转换电路18利用一降压转换器。电感L3通过集成电路U2之内部开关而被切换至输入电压。当该开关被断路时，该电感L3即向输出电容Co放电。一稳定之直流输出电压在电容Co之两端获得，且受该开关导通时间之改变所控制。电容CT2用来设定该开关的导通时间。电容C5为一输入滤波电容，其规格约为35V DC。电阻R1、R2用来设定输出电压值。电阻RSC用来设定最大输出电流值。
该集成电路U2内的开关能中断该输入电压，且提供一占空度可变的方波至一简单的LC滤波器，该滤波器由电感L3及电容Co组成。该滤波器平均该方波产生一直流输出电压，它能够藉由控制该开关导通时间占该开关整个周期时间的百分比，来设定任何低于输入电压之电位。即，
Vout＝Vin(％Ton)＝Vin(Ton/Ton+Toff)
该集成电路U2藉由改变该导通时间Ton及该全部开关周期时间达到稳压。当该开关断路时，电感L3之电流IL3为零，输出电压Vout位于自身之标称值。最后跨接在电容Co之输出电压将减弱而低于标称值，因为该电容Co是唯一供应电流到外接负载之元件。这种电压不足被开关控制电路检测，且造成该开关控制电路驱使该开关进入饱和状态。该电感电流即从Vin流经该开关及与负载并联的电容Co，使电容电压依ΔI/Δt＝V/L之比例上升。该跨接于电感之电压则等于Vin-Vsat-Vout，且该峰值电流在任何暂态为：
IL＝(Vin-Vsat-Vout)/L×t
一旦导通时间终了，该开关即断路。当该电感之磁场开始减弱时，该电感产生一逆电压正向偏置D1，且当能量被供应至电容Co及负载时，该峰值电流将以ΔI/Δt＝V/L之比例衰退。而在静止操作期间，该输出电压为一常数，且系统则在不连续的模式下工作。
参见图9所示，为第二转换电路20之一实施例，以将一交流电转换成为一直流电。该转换电路20包括一对输入端子34，电气连接至一交流电源，及一对输出端子36，以提供直流电压至图1所示的第一转换电路18。
该第二转换电路20进一步包括电阻Ron(330K 400V)，Roff(150K)，及Rs(2M)；电容C1(0.15μF(FILM)，C2(22μF 35V LYTIC)，C3(1μF POLARIZEDLYTIC)，C4(2.2μF450V POLARIZED LYTIC)，及CT1(150PF FILM)；二极管D1(1N4937)，D2(1N4937)，D3(1N4935)，及D4(1N4006)；电感L1(1mH 400V)，及L2(70μH)；金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFETQ1；保险丝F1(0.25A FUSE)；及集成电路U1(MOTOROLAUCC3889)。该电路元件相互电气连接如图9所示。该第一转换电路19之所有电路元件皆为熟习该项技艺者能轻易取得。
该转换电路将一约80伏特到265伏特范围内的交流第二电压转换成为一约12伏特的直流第一电压。该转换电路利用一工作于非连续电流模式的级联的反馈转换器。串联的两级反馈用来执行电压转换。该第一反馈级包括电感L1，当MOSFETQ1导通时跨接到该输入电压。当电流线性上升时，能量即储存于电感L1，直到该MOSFET Q1断路。然后该电感L1经二极管D1放电至电容C1。在稳态操作时，该MOSFET Q1的开关作用形成了跨接于电容C1之纯直流电压，该电容C1为该第一反馈转换器级的输出电容。
该第二反馈转换器级包括电感L2，当MOSFET Q1导通期间跨接于该电容C1。该电感L2两端电压对地为一负电压，且当该电流线性上升时，能量即储存于该电感L2。当该MOSFET Q1断路时，电感L2即对该电容C2放电。而在该电容C2之两端得到一稳定的直流输出电压，该直流输出电压受该MOSFET Q1导通时间之改变所控制。当该第二反馈转换器开始操作时，在该集成电路U1的UVLD迟滞范围内，该电容C3维持供给集成电路U1之电源。该电容C4为一大输入电容，规格在450V DC以上，且二极管D1至D4为800伏特型二极管。
因为该电路工作于非连续的感应电流模式，所以二极管的开关速度并不重要。无论如何，该二极管应有0.25ms或以下的恢复时间。对有效的高频操作，标准的1N4937型600伏特的二极管能被用于高压开关，较低电压的1N4935能被用作输出二极管。该定时电容CT1，及电阻Ron与Roff被用来设定该电路的工作频率值。电阻R1的规格约在400伏特。电阻RS并联定时电容CT1，且当转换器输出电压为零时，用来对定时电容CT1放电。该电阻Rs的设置还设定MOSFETQ1的最大断路时间，且仅被用来规划该转换器起始相位的最小频率，及短路保护。
参见图10所示，根据本发明之另一实施例，该电池充电器10包括：(a)一组交流输入端子38；(b)一组直流输出端子40；(c)一组输出端子42；(d)一交流至直流转换器44，电气连接在交流输入端子38与输出端子42之间；及(e)一直流至直流转换器46，电气连接在该直流输入端子40与该输出端子42之间。该交流至直流转换器44将一约80-265伏特之交流电压转换成为一约12伏特的直流电压以对电池进行充电。该直流至直流转换器46将一约25伏特之直流电压转换成为一约12伏特的直流电压。图8、图9所示用于交流至直流及直流至直流转换器之电路图分别适用于图10所示电池充电器10实施例的交流转换器44及直流转换器46。该电池充电器10可进一步包括：(a)一交流转接器24，电气连接至该交流输入端子38，(b)一直流转接器28，电气连接至该直流输入端子40，及(c)一壳体22，皆如上所述。
使用者将该直流转接器28插入汽车的点火器插孔，以使用一汽车电池对电池充电。对一具有下列电池之标准蜂窝式电话，例如镍镉、镍锰、锂离子化学电池等等，该电池充电器10能以约4到5小时的时间充好一节电池。而以交流电源对电池充电时，使用者即将交流转接器插头26插入一墙上的电源插座。以交流电源输入而言，该电池充电器10充好上述一蜂窝式电话之电池大概要8到10小时。使用蜂窝式电话时，较佳地，电池充电器10利用电话的数据口或一充电口，而无需用庞大的台式机座来容纳该电话。该机座较佳的尺寸不超过3英寸×1英寸×2英寸(长×高×宽)。
本发明以上之实施例仅为本发明之电池充电器10的一些可能实例。必须了解的是本发明并非局限于本说明书中讨论的一些实施例，在不脱离本发明精神和范围的情况下，本领域的熟练人员还可对本发明作出各种变换以获得相同的效果。例如，该交流转接器之滑动或翻转的交流插头，可以一接有插头之电源线取代，而与墙上的插座连接。