專利名稱：一種電池充電電路及其控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及開關(guān)電路，更具體地說，本實(shí)用新型涉及開關(guān)電路中的電池充電電路及其控制電路。
背景技術(shù)：
電池充電電路用于控制對電池的充電。通常情況下，電池充電電路的工作過程分兩個(gè)階段，首先是恒流階段，然后是恒壓階段。傳統(tǒng)的采用遲滯方式控制的電池充電電路通過限定電感電流的上下限來實(shí)現(xiàn)對電池充電過程中的恒流控制。如圖1所示，控制電路100檢測電感電流，生成電流檢測信號Ics，并且通過反饋電阻Rl和R2檢測電池電壓Vbatt生成反饋電壓Vfb?；陔娏鳈z測信號Ics和反饋電壓Vfb，控制電路生成控制信號Gl來控制功率開關(guān)Ml和M2的通斷，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電池充電過程的控制。但傳統(tǒng)的采用遲滯方式控制的電池充電電路的頻率變化范圍較大，不能滿足對頻率范圍有要求的應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容考慮到現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題，提出了一種電池充電電路及控制電路。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，提出了 一種電池充電電路的控制電路，所述電池充電電路用于控制對電池的充電，包括功率電路，所述控制電路包括:反饋放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端、所述第一輸入端接收表征充電電壓的反饋信號，所述第二輸入端接收反饋基準(zhǔn)信號，所述輸出端輸出反饋放大信號；選擇電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收電流參考信號，所述第二輸入端耦接至反饋放大器的輸出端，接收反饋放大信號，所述輸出端輸出電流控制信號；遲滯控制電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端耦接至選擇電路的輸出端，接收電流控制信號，所述第二輸入端接收輸入電壓，所述第三輸入端接收充電電壓，所述第四輸入端耦接至控制電路的輸出端接收控制信號，所述第五輸入端接收在功率電路導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生脈沖的頻率信號，所述第一輸出端輸出電流下限信號，所述第二輸出端輸出電流上限信號；比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端耦接至遲滯控制電路的第一輸出端，接收電流下限信號，所述第二輸入端耦接至遲滯控制電路的第二輸出端，接收電流上限信號，所述第三輸入端耦接至電流檢測電路的輸出端接收表征電感電流的電流檢測信號，所述第一輸出端輸出置位信號，所述第二輸出端輸出復(fù)位信號；邏輯電路，具有置位端、復(fù)位端和輸出端，所述置位端耦接至比較電路的第一輸出端，接收置位信號，所述復(fù)位端耦接至比較電路的第二輸出端，接收復(fù)位信號，所述輸出端輸出控制信號。在一個(gè)實(shí)施例中，所述選擇電路包括:二極管，具有陰極端和陽極端，所述陰極端耦接至反饋放大器的輸出端接收反饋放大信號；以及電阻，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至所述二極管的陽極端，所述第二端接收電流參考信號；其中，所述選擇電路在電流參考信號小于或等于反饋放大信號時(shí)，在二極管和電阻的連接點(diǎn)輸出電流參考信號；在電流參考信號大于反饋放大信號時(shí)，在二極管和電阻的連接點(diǎn)輸出反饋放大信號。在一個(gè)實(shí)施例中，所述選擇電路包括:選擇比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端接收電流參考信號，所述第二輸入端耦接至反饋放大器的輸出端，接收反饋放大信號，所述輸出端輸出選擇信號；單刀雙擲開關(guān)，具有第一輸入端、第二輸入端、輸出端和控制端，其中所述第一輸入端耦接至反饋放大器的輸出端，接收反饋放大信號，所述第二輸入端接收電流參考信號，所述控制端耦接至比較器，接收選擇信號，所述輸出端輸出電流參考信號或反饋放大信號作為電流控制信號。在一個(gè)實(shí)施例中，所述遲滯控制電路包括:遲滯信號產(chǎn)生電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收輸入電壓，所述第二輸入端接收充電電壓，所述第三輸入端耦接至控制電路的輸出端，接收控制信號，所述第四輸入端接收在每個(gè)開關(guān)周期產(chǎn)生脈沖的頻率信號，所述輸出端輸出遲滯窗口信號；以及運(yùn)算電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端I禹接至遲滯信號產(chǎn)生電路，接收遲滯窗口信號，所述第二輸入端耦接至選擇電路的輸出端，接收電流控制信號，所述第一輸出端輸出電流下限信號，所述第二輸出端輸出電流上限信號。在一個(gè)實(shí)施例中，所述遲滯信號產(chǎn)生電路包括:恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端,所述第一輸入端接收輸入電壓，所述第二輸入端耦接至電池，接收充電電壓，所述第三輸入端接收頻率信號，所述輸出端輸出恒定導(dǎo)通信號；充放電電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端稱接至恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路的輸出端，接收恒定導(dǎo)通信號，所述第二輸入端耦接至控制電路的輸出端，接收控制信號，所述輸出端提供充放電電流；以及遲滯電容，具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至充放電電路的輸出端，接收充放電電流，所述第二端接地，所述電容在第一端提供遲滯窗口信號。在一個(gè)實(shí)施例中，所述恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路包括:第一受控電流源，具有輸入端和輸出端，所述輸入端接收輸入電壓，所述輸出端提供充電電流；基準(zhǔn)電容，具有第一端和第二端、所述第一端耦接至第一受控電流源的輸出端，接收充電電流，所述第二端接地，所述基準(zhǔn)電容在第一端提供鋸齒波信號；受控電壓源，具有第一端，第二端和控制端，所述第二端接地，所述控制端耦接至電池，接收充電電壓，所述第一端輸出與充電電壓相關(guān)的基準(zhǔn)信號；以及恒定導(dǎo)通比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端耦接至基準(zhǔn)電容的第一端，接收鋸齒波信號，所述第二輸入端耦接至受控電壓源的第一端，接收基準(zhǔn)信號，所述輸出端輸出恒定導(dǎo)通信號。在一個(gè)實(shí)施例中，所述充放電電路包括:第二電流源，具有輸入端和輸出端；第一開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第二電流源的輸出端，所述第二端接地，所述控制端耦接至恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路的輸出端，接收恒定導(dǎo)通信號；第二開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至遲滯電容的第一端，所述第二端耦接至第二電流源的輸入端，所述控制端耦接至控制電路的輸出端接收控制信號；第三開關(guān)，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第二電流源的輸出端，所述第二端耦接至遲滯電容的第一端；以及第四開關(guān)，具有第一端和第二端，所述第一端接地，所述第二端耦接至第二電流源的輸入端；其中第二電流源在控制信號的導(dǎo)通時(shí)長和恒定導(dǎo)通信號的導(dǎo)通時(shí)長不相等時(shí)，對遲滯電容充電。[0011]在一個(gè)實(shí)施例中，所述運(yùn)算電路包括:第二受控電流源，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端接收輸入電壓，所述控制端耦接至遲滯信號產(chǎn)生電路的輸出端，接收遲滯窗口信號，所述第二端輸出電流值與遲滯窗口信號成正比的電流；第一電阻，具有第一端和第二端，所述第一端輸出電流上限信號；第二電阻，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第一電阻的第二端，所述第二端輸出電流下限信號；第三電阻，具有第一端和第二端，所述第一端至第二電阻的第二端，所述第二端接地；以及箝位電路具有第一端和第二端，所述第一端耦接至選擇電路的輸出端，接收電流控制信號，所述第二端耦接至第一電阻和第二電阻的連接點(diǎn)。在一個(gè)實(shí)施例中，所述比較電路包括:下限比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端耦接至遲滯控制電路的第一輸出端，接收電流下限信號，所述第二輸入端耦接至電流檢測電路的輸出端，接收電流檢測信號，所述輸出端輸出置位信號；以及上限比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端耦接至遲滯控制電路的第二輸出端，接收電流上限信號，所述第二輸入端耦接至電流檢測電路的輸出端，接收電流檢測信號，所述輸出端輸出復(fù)位信號。在一個(gè)實(shí)施例中，所述邏輯電路包括RS觸發(fā)器，具有置位端、復(fù)位端和輸出端，所述置位端耦接至比較電路的第一輸出端接收置位信號，所述復(fù)位端耦接至比較電路的第二輸出端，接收復(fù)位信號，所述輸出端輸出控制信號。根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，還提出了一種電池充電電路，包括上述任一種控制電路，還包括:電感，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至功率電路的輸出端，所述第二端提供充電電流給電池；輸出電容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至電感的第二端，所述第二端接地；其中所述功率電路具有輸入端、接地端、輸出端和控制端，所述輸入端接收輸入電壓，所述接地端接地，所述控制端耦接至控制電路的輸出端，接收控制信號；所述電感的第一端在功率電路導(dǎo)通時(shí)接收輸入電壓，在功率電路關(guān)斷時(shí)接地。本實(shí)用新型上述各方面的電池充電電路及其控制電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，無需補(bǔ)償電路，并且電路工作頻率固定，滿足了對頻率范圍有要求的應(yīng)用。

為了更好的理解本實(shí)用新型，將根據(jù)以下附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)描述:圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的電池充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的電池充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了圖2中的電池充電電路工作時(shí)的各信號的波形示意圖；圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的控制電路200中的各模塊的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的遲滯信號產(chǎn)生電路401的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了圖5遲滯信號產(chǎn)生電路401中的各信號波形示意圖；圖7示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的運(yùn)算電路402的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖8示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的選擇電路202的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實(shí)施例只用于舉例說明，并不用于限制本實(shí)用新型。在以下描述中，為了提供對本實(shí)用新型的透徹理解，闡述了大量特定細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是:不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)行本實(shí)用新型。在其他實(shí)例中，為了避免混淆本實(shí)用新型，未具體描述公知的電路、材料或方法。在整個(gè)說明書中，對“ 一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“ 一個(gè)示例”或“示例”的提及意味著:結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包含在本實(shí)用新型至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說明書的各個(gè)地方出現(xiàn)的短語“在一個(gè)實(shí)施例中”、“在實(shí)施例中”、“一個(gè)示例”或“示例”不一定都指同一實(shí)施例或示例。此外，可以以任何適當(dāng)?shù)慕M合和/或子組合將特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性組合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中。此外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)稱元件“連接到”或“耦接到”另一元件時(shí)，它可以是直接連接或耦接到另一元件或者可以存在中間元件。相反，當(dāng)稱元件“直接連接到”或“直接耦接到”另一元件時(shí)，不存在中間元件。相同的附圖標(biāo)記指示相同的元件。這里使用的術(shù)語“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)列出的項(xiàng)目的任何和所有組合。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的電池充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖。電池充電電路接收輸入電壓Vin，輸出充電電流和充電電壓Vbatt給電池。所述電池充電電路包括:控制電路200，輸出控制信號Gl ;功率電路210，具有輸入端、接地端、輸出端和控制端，所述輸入端接收輸入電壓Vin，所述接地端接地，所述控制端耦接至控制電路200的輸出端接收控制信號G1，基于所述控制信號G1，所述功率電路210或?qū)ɑ蜿P(guān)斷；電感L，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至功率電路210的輸出端，所述第二端提供充電電流給電池；以及輸出電容Cout，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至電感的第二端，所述第二端接地；其中，在功率電路210導(dǎo)通時(shí)，電感L的第一端接收輸入電壓Vin ;在功率電路210關(guān)斷時(shí)，電感L的第一端接地。在圖2中，所述功率電路210包括上拉功率管Ml和下拉功率管M2。上拉功率管Ml導(dǎo)通，下拉功率管M2關(guān)斷的工作狀態(tài)被定義為功率電路210導(dǎo)通，同時(shí)也定義為電池充電電路導(dǎo)通；上拉功率管Ml關(guān)斷，下拉功率管M2導(dǎo)通的工作狀態(tài)被定義為功率電路210關(guān)斷，同時(shí)也定義為電池充電電路關(guān)斷。在一個(gè)實(shí)施例中，上拉功率管Ml和下拉功率管M2包括MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)，三極管等可控半導(dǎo)體器件。所述功率電路210還包括反相器209，接收控制信號Gl，輸出與控制信號Gl相反的信號G2來控制下拉功率管M2的通斷。在一個(gè)實(shí)施例中，上拉功率管Ml包括M0SFET，三極管等可控半導(dǎo)體器件，下拉功率管M2包括二極管等半導(dǎo)體器件。如圖2所示，所述控制電路200包括:反饋放大器201，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收表征充電電壓Vbatt的反饋信號Vfb，所述第二輸入端接收反饋基準(zhǔn)信號Vrefl，基于所述反饋信號Vfb和反饋基準(zhǔn)信號Vrefl，所述反饋放大器201在輸出端輸出反饋放大信號Vcom ;選擇電路202,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收電流參考信號Vic，所述第二輸入端耦接至反饋放大器201的輸出端接收反饋放大信號Vcom，基于所述電流參考信號Vic和反饋放大信號Vcom，所述選擇電路202生成電流控制信號Vmid輸出到輸出端；遲滯控制電路203,具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端和第二輸出端,所述第一輸入端I禹接至選擇電路的輸出端接收電流控制信號Vmid，所述第二輸入端接收輸入電壓Vin，所述第三輸入端接收充電電壓Vbatt，所述第四輸入端耦接至控制電路200的輸出端接收控制信號G1，所述第五輸入端接收在功率電路210導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生脈沖的頻率信號FRE，基于所述電流控制信號Vmid，輸入電壓Vin、充電電壓Vbatt、控制信號Gl和頻率信號FRE，所述遲滯控制電路203在第一輸出端輸出電流下限信號Vhys_L,在第二輸出端輸出電流上限信號Vhys_H ；比較電路206,具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第一輸出端和第二輸出端,所述第一輸入端耦接至遲滯控制電路203的第一輸出端接收電流下限信號Vhys_L，所述第二輸入端耦接至遲滯控制電路203的第二輸出端接收電流上限信號Vhys_H，所述第三輸入端接收表征電感電流的電流檢測信號Ics，基于所述電流上限信號Vhys_H，所述電流下限信號Vhys_L和電流檢測信號Ics,所述比較電路206在第一輸出端輸出置位信號Vs,在第二輸出端輸出復(fù)位信號Vr ;邏輯電路207，具有置位端S、復(fù)位端R和輸出端Q，所述置位端S耦接至比較電路206的第一輸出端接收置位信號Vs，所述復(fù)位端R耦接至比較電路206的第二輸出端接收復(fù)位信號Vr，基于所述置位信號Vs和復(fù)位信號Vr，所述邏輯電路207在輸出端輸出控制信號Gl。圖3示出了圖2中的電池充電電路工作時(shí)的各信號的波形示意圖。下面結(jié)合圖2和圖3來闡述圖2中的電池充電電路的工作過程。由圖3可看出，電池充電電路的工作主要分成恒流和恒壓兩個(gè)階段。在電池電壓Vbatt未達(dá)到設(shè)定值，即反饋電壓Vfb的值小于反饋基準(zhǔn)信號Vrefl時(shí)，電池充電電路工作在恒流模式。在該模式下，由于反饋電壓Vfb小于反饋基準(zhǔn)信號Vrefl，反饋放大器201飽和，反饋放大信號Vcom的值大于電流參考信號Vic的值(電流參考信號Vic為預(yù)設(shè)固定值)，選擇電路202選擇電流參考信號Vic作為電流控制信號Vmid輸出至遲滯控制電路203。遲滯控制電路203基于輸入電壓Vin、充電電壓Vbatt、控制信號Gl、電流控制信號Vmid以及頻率信號FRE而生成電流上限信號Vhys_H和電流下限信號Vhys_L。比較電路206接收電流上限信號Vhys_H，電流下限信號Vhys_L，以及表征電感電流的電流檢測信號Ics。當(dāng)電流檢測信號Ics下降至電流下限信號Vhys_L,比較電路206輸出置位信號Vs來置位邏輯電路207，控制信號Gl開通上拉功率管Ml，關(guān)斷下拉功率管M2，從而使電感耦接輸入電壓Vin，電感電流上升，即電流檢測信號Ics增大。當(dāng)電流檢測信號Ics上升至電流上限信號Vhys_H，比較電路206輸出復(fù)位信號Vr來復(fù)位邏輯電路207，控制信號Gl關(guān)斷上拉功率管M1，導(dǎo)通下拉功率管M2，從而使電感L接地，電感電流下降，即電流檢測信號Ics減小。電流控制信號Vmid為電流上限信號Vhys_H和電流下限信號Vhys_L的平均值，也就是說電感平均電流，即充電電流，就對應(yīng)于電流控制信號Vmid的值，從而實(shí)現(xiàn)恒流控制。當(dāng)反饋電壓Vfb上升至反饋基準(zhǔn)信號Vrefl后，電池充電電路進(jìn)入恒壓模式。由于反饋電壓Vfb的增大,反饋放大信號Vcom開始下降。當(dāng)反饋放大信號Vcom小于或等于電流參考信號Vic時(shí)，選擇電路202選擇反饋放大信號Vcom作為電流控制信號Vmid輸出至遲滯控制電路203。如前所述，電感電流平均值，即充電電流被控制對應(yīng)于反饋放大信號Vcomo當(dāng)反饋電壓Vfb繼續(xù)上升時(shí)，反饋放大信號Vcom下降，即充電電流對應(yīng)下降，從而使充電電壓Vbatt下降。因此反饋電壓Vfb不會(huì)持續(xù)上升，將會(huì)被控制等于反饋基準(zhǔn)信號Vrefl,即充電電壓Vbatt在穩(wěn)定情況下將為恒定值，從而實(shí)現(xiàn)恒壓控制。在一個(gè)實(shí)施例中，邏輯電路207包括RS觸發(fā)器，具有置位端S、復(fù)位端R和輸出端Q，所述置位端S耦接至比較電路206的第一輸出端接收置位信號Vs，所述復(fù)位端R耦接至比較電路的第二輸出端接收復(fù)位信號Vr，基于所述置位信號Vs和復(fù)位信號Vr，所述邏輯電路207在輸出端輸出控制信號Gl。在一個(gè)實(shí)施例中，功率電路210還包括驅(qū)動(dòng)電路，接收控制信號Gl和G2，將控制信號Gl和G2的驅(qū)動(dòng)能力增大后分別輸出至上拉功率管Ml和下拉功率管M2的控制端。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的控制電路200中的各模塊的具體電路結(jié)構(gòu)示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，選擇電路202包括:二極管D1，具有陰極端和陽極端，所述陰極端耦接至反饋放大器201的輸出端接收反饋放大信號Vcom ;以及電阻R3，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至所述二極管Dl的陽極端，所述第二端接收電流參考信號Vic ;其中，在電流參考信號Vic小于或等于反饋放大信號Vcom時(shí)，二極管Dl關(guān)斷，電流參考信號Vmid等于電流參考信號Vic ;在電流參考信號Vic大于反饋放大信號Vcom時(shí),二極管Dl導(dǎo)通，電流參考信號Vmid等于反饋放大信號Vcom。在一個(gè)實(shí)施例中，遲滯控制電路203包括:遲滯信號產(chǎn)生電路401，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收輸入電壓Vin，所述第二輸入端接收充電電壓Vbatt，所述第三輸入端耦接至控制電路200的輸出端接收控制信號G1，所述第四輸入端接收頻率信號FRE，基于所述輸入電壓Vin、充電電壓Vbatt、控制信號Gl和頻率信號FRE，所述遲滯信號產(chǎn)生電路401在輸出端輸出遲滯窗口信號Vhys ；以及運(yùn)算電路402,具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端,所述第一輸入端耦接至遲滯信號產(chǎn)生電路401接收遲滯窗口信號Vhys，所述第二輸入端耦接至選擇電路202的輸出端接收電流控制信號Vmid，基于所述遲滯窗口信號Vhys和電流控制信號Vmid，所述運(yùn)算電路402在第一輸出端輸出電流下限信號Vhys_L，在第二輸出端輸出電流上限信號 Vhys_H。在一個(gè)實(shí)施例中，所述頻率信號FRE包括置位信號Vs。所述置位信號Vs在每個(gè)開關(guān)周期中產(chǎn)生脈沖置位RS觸發(fā)器以產(chǎn)生控制信號Gl導(dǎo)通上拉功率管Ml。頻率信號FRE也可以包括任何在上拉功率管Ml導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生脈沖的信號。圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的遲滯信號產(chǎn)生電路401的電路結(jié)構(gòu)示意圖。在圖5中，遲滯信號產(chǎn)生電路401包括:恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路501，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收輸入電壓Vin,所述第二輸入端接收充電電壓Vbatt，所述第三輸入端接收置位信號Vs，基于所述輸入電壓Vin、充電電壓Vbatt和置位信號Vs，所述恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路501在輸出端輸出恒定導(dǎo)通信號Ton_ref ;充放電電路502,具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端,其中所述第一輸入端稱接至恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路501的輸出端接收恒定導(dǎo)通信號Ton_ref，所述第二輸入端耦接至控制電路200的輸出端接收控制信號G1，基于所述恒定導(dǎo)通信號Ton_ref和控制信號G1，所述充放電電路502在輸出端提供充放電電流；以及遲滯電容Cl，具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至充放電電路502的輸出端接收充放電電流，所述第二端接地，所述遲滯電容Cl在第一端提供遲滯窗口信號Vhys。[0039]在一個(gè)實(shí)施例中，所述恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路501包括:第一受控電流源II，具有輸入端、輸出端和控制端，所述輸入端接收供電電壓Vcc,所述控制端接收輸入電壓Vin,所述輸出端提供充電電流Ic ;基準(zhǔn)電容C2，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第一受控電流源Il的輸出端接收充電電流Ic，所述第二端接地，所述基準(zhǔn)電容C2在第一端提供鋸齒波信號Vc2 ;頻率開關(guān)Ms，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端和第二端耦接至基準(zhǔn)電容C2的兩端，所述控制端接收置位信號Vs，當(dāng)置位信號Vs產(chǎn)生脈沖時(shí)，所述頻率開關(guān)Ms導(dǎo)通；受控電壓源VI，具有第一端，第二端和控制端，所述第二端接地，所述控制端耦接至電池接收充電電壓Vbatt，基于所述充電電壓Vbatt，所述受控電壓源Vl在第一端輸出與充電電壓Vbatt相關(guān)的恒定導(dǎo)通基準(zhǔn)信號Vref 2 ；以及恒定導(dǎo)通比較器5011，具有第一輸入端(反相輸入端)、第二輸入端(正相輸入端)和輸出端，其中所述第一輸入端耦接至基準(zhǔn)電容C2的第一端接收鋸齒波信號Vc2，所述第二輸入端耦接至受控電壓源Vl的第一端接收恒定導(dǎo)通基準(zhǔn)信號Vref2，基于所述鋸齒波信號Vc2和恒定導(dǎo)通基準(zhǔn)信號Vref2，所述恒定導(dǎo)通比較器5011在輸出端輸出恒定導(dǎo)通信號Ton_ref。在另一實(shí)施例中，充放電電路502還包括反相器503,稱接在恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路501的輸出端和第一開關(guān)Ql的控制端之間，接收恒定導(dǎo)通信號Ton_ref,輸出反相的恒定導(dǎo)通信號Ton_ref。在一個(gè)實(shí)施例中，第一受控電流源Il輸出的充電電流Ic與輸入電壓Vin的關(guān)系如下:Ic = KlXVin(I)其中Kl為固定常數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，受控電壓源Vl輸出的恒定導(dǎo)通基準(zhǔn)信號Vref2與充電電壓Vbatt的關(guān)系如下:Vref 2 = K2 X Vbat t(2)其中K2為固定常數(shù)。在一個(gè)開關(guān)周期中，當(dāng)置位信號Vs產(chǎn)生脈沖時(shí)，所述頻率開關(guān)Ms導(dǎo)通，基準(zhǔn)電容C2被放電，鋸齒波信號Vc2降為零，恒定導(dǎo)通信號Ton_ref為低電平；當(dāng)置位信號Vs的脈沖結(jié)束后，頻率開關(guān)Ms關(guān)斷，第一受控電流源Il開始給基準(zhǔn)電容C2充電，鋸齒波信號Vc2以一定的斜率上升，當(dāng)鋸齒波信號Vc2上升至恒定導(dǎo)通基準(zhǔn)信號Vref2時(shí)，恒定導(dǎo)通比較器5011翻轉(zhuǎn)，恒定導(dǎo)通信號Ton_ref跳變?yōu)楦唠娖剑忼X波信號Vc2繼續(xù)上升，直至下一個(gè)開關(guān)周期到來時(shí)，置位信號Vs的脈沖導(dǎo)通頻率開關(guān)Ms，使得基準(zhǔn)電容C2被放電，恒定導(dǎo)通比較器5011翻轉(zhuǎn)，恒定導(dǎo)通信號Ton_ref 跳變?yōu)榈碗娖?。周而?fù)始，使得恒定導(dǎo)通信號Ton_ref具有圖6所示波形。在一個(gè)實(shí)施例中,恒定導(dǎo)通信號Ton_ref的高電平時(shí)長被定義為導(dǎo)通時(shí)長，低電平時(shí)長被定義為關(guān)斷時(shí)長。由于Ton_ref的導(dǎo)通時(shí)長恒定，因此也被定義為恒定導(dǎo)通時(shí)長。恒定導(dǎo)通信號Ton_ref的導(dǎo)通時(shí)長TON如下下,、'丨 K 2VbattTON =——xC2x-
KlVm(3)在一個(gè)實(shí)施例中，充放電電路502包括:第二電流源12,具有輸入端和輸出端;第一開關(guān)Q1，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第二電流源12的輸出端，所述第二端接地，所述控制端耦接至恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路501的輸出端接收恒定導(dǎo)通信號Ton_ref;第二開關(guān)Q2，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至遲滯電容Cl的第一端，所述第二端耦接至第二電流源12的輸入端，所述控制端耦接至控制電路的輸出端接收控制信號Gl ;第三開關(guān)D1，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第二電流源12的輸出端，所述第二端耦接至遲滯電容Cl的第一端；以及第四開關(guān)D2，具有第一端和第二端，所述第一端接地，所述第二端耦接至第二電流源12的輸入端；其中當(dāng)控制信號Gl的導(dǎo)通時(shí)長(即上拉功率管Ml的導(dǎo)通時(shí)長)小于恒定導(dǎo)通信號Ton_ref的導(dǎo)通時(shí)長時(shí)，第二電流源12對遲滯電容Cl充電；當(dāng)控制信號Gl的導(dǎo)通時(shí)長大于恒定導(dǎo)通信號Ton_ref的導(dǎo)通時(shí)長時(shí)，第二電流源12對遲滯電容Cl放電。圖6示出了圖5遲滯信號產(chǎn)生電路401中的各信號波形示意圖。下面結(jié)合圖5和圖6來具體闡述遲滯信號產(chǎn)生電路401的工作原理。由前面描述可知，恒定導(dǎo)通信號Ton_ref具有恒定導(dǎo)通時(shí)長。在區(qū)間tl，控制信號Gl和恒定導(dǎo)通信號Ton_ref均為高電平，第一開關(guān)Ql關(guān)斷，第二開關(guān)Q2導(dǎo)通，第二電流源12的電流流經(jīng)第三開關(guān)Dl和第二開關(guān)Q2形成回路，遲滯電容Cl上的遲滯窗口信號Vhys保持不變；在區(qū)間t2，控制信號Gl為高電平，而恒定導(dǎo)通信號Ton_ref為低電平,第一開關(guān)Ql和第二開關(guān)Q2均導(dǎo)通,第二電流源12的電流流經(jīng)第二開關(guān)Q2，第一開關(guān)Q1，給遲滯電容Cl放電，遲滯窗口信號Vhys減小；在區(qū)間t3,控制信號Gl和恒定導(dǎo)通信號Ton_ref均為低電平，第一開關(guān)Ql導(dǎo)通，第二開關(guān)Q2關(guān)斷，第二電流源12的電流流經(jīng)第一開關(guān)Ql和第四開關(guān)D2形成通路，遲滯電容Cl上的遲滯窗口信號Vhys保持不變。即當(dāng)控制信號Gl的導(dǎo)通時(shí)長大于恒定導(dǎo)通信號Ton_ref的導(dǎo)通時(shí)長時(shí)，第二電流源12將對遲滯電容Cl放電，使遲滯窗口信號Vhys減小。在一個(gè)實(shí)施例中，第一開關(guān)Ql控制端的信號為低電平時(shí)，第一開關(guān)Ql導(dǎo)通；第二開關(guān)Q2控制端的信號為高電平時(shí)，第二開關(guān)Q2導(dǎo)通。在一個(gè)實(shí)施例中，第一開關(guān)Ql控制端的信號為高電平時(shí)，第一開 關(guān)Ql導(dǎo)通；第二開關(guān)Q2控制端的信號為高電平時(shí)，第二開關(guān)Q2導(dǎo)通。同樣的，當(dāng)控 制信號Gl的導(dǎo)通時(shí)長小于恒定導(dǎo)通信號Ton_ref的導(dǎo)通時(shí)長時(shí)，第一開關(guān)Ql和第二開關(guān)Q2均關(guān)斷，第二電流源12的電流流經(jīng)第三開關(guān)Dl和第四開關(guān)D2給遲滯電容Cl充電，遲滯窗口信號Vhys增大。由以上內(nèi)容可知，當(dāng)控制信號Gl的導(dǎo)通時(shí)長大于恒定導(dǎo)通信號Ton_ref的導(dǎo)通時(shí)長時(shí)，遲滯窗口信號Vhys減小，即在下一個(gè)開關(guān)周期中，電感電流IL的上下限減小，由于電感電流IL的上升斜率不變，則電感電流IL的上升時(shí)長減小，也即是控制信號Gl的導(dǎo)通時(shí)長減小；當(dāng)控制信號Gl的導(dǎo)通時(shí)長小于恒定導(dǎo)通信號Ton_ref的導(dǎo)通時(shí)長時(shí)，遲滯窗口信號Vhys增大，即在下一個(gè)開關(guān)周期中，電感電流IL的上下限增大，由于電感電流IL的上升斜率不變，則電感電流IL的上升時(shí)長增加，也即是控制信號Gl的導(dǎo)通時(shí)長增大。也就是說，控制信號Gl的導(dǎo)通時(shí)長將會(huì)被控制等于恒定導(dǎo)通信號Ton_ref的導(dǎo)通時(shí)長TON。根據(jù)公式(3)可得到電池充電電路的開關(guān)頻率fsw為:
權(quán)利要求1.一種電池充電電路的控制電路，所述電池充電電路用于控制對電池的充電，包括功率電路，其特征在于，所述控制電路包括: 反饋放大器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端、所述第一輸入端接收表征充電電壓的反饋信號，所述第二輸入端接收反饋基準(zhǔn)信號，所述輸出端輸出反饋放大信號； 選擇電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收電流參考信號，所述第二輸入端耦接至反饋放大器的輸出端，接收反饋放大信號，所述輸出端輸出電流控制信號； 遲滯控制電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端、第五輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端耦接至選擇電路的輸出端，接收電流控制信號，所述第二輸入端接收輸入電壓，所述第三輸入端接收充電電壓，所述第四輸入端耦接至控制電路的輸出端接收控制信號，所述第五輸入端接收在功率電路導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生脈沖的頻率信號，所述第一輸出端輸出電流下限信號，所述第二輸出端輸出電流上限信號； 比較電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端耦接至遲滯控制電路的第一輸出端，接收電流下限信號，所述第二輸入端耦接至遲滯控制電路的第二輸出端，接收電流上限信號，所述第三輸入端耦接至電流檢測電路的輸出端接收表征電感電流的電流檢測信號，所述第一輸出端輸出置位信號，所述第二輸出端輸出復(fù)位信號； 邏輯電路，具有置位端、復(fù)位端和輸出端，所述置位端耦接至比較電路的第一輸出端，接收置位信號，所述復(fù)位端耦接至比較電路的第二輸出端，接收復(fù)位信號，所述輸出端輸出控制信號。
2.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述選擇電路包括: 二極管，具有陰極端和陽極端，所述陰極端耦接至反饋放大器的輸出端接收反饋放大信號；以及 電阻，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至所述二極管的陽極端，所述第二端接收電流參考信號； 其中，所述選擇電路在電流參考信號小于或等于反饋放大信號時(shí)，在二極管和電阻的連接點(diǎn)輸出電流參考信號； 在電流參考信號大于反饋放大信號時(shí)，在二極管和電阻的連接點(diǎn)輸出反饋放大信號。
3.如權(quán)利要求1所述控制電路，其特征在于，所述選擇電路包括: 選擇比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端接收電流參考信號，所述第二輸入端耦接至反饋放大器的輸出端，接收反饋放大信號，所述輸出端輸出選擇信號； 單刀雙擲開關(guān)，具有第一輸入端、第二輸入端、輸出端和控制端，其中所述第一輸入端耦接至反饋放大器的輸出端，接收反饋放大信號，所述第二輸入端接收電流參考信號，所述控制端耦接至比較器，接收選擇信號，所述輸出端輸出電流參考信號或反饋放大信號作為電流控制信號。
4.如權(quán)利要求1所述的控制電路，其特征在于，所述遲滯控制電路包括: 遲滯信號產(chǎn)生電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端、第四輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收輸入電壓，所述第二輸入端接收充電電壓，所述第三輸入端耦接至控制電路的輸出端，接收控制信號，所述第四輸入端接收在每個(gè)開關(guān)周期產(chǎn)生脈沖的頻率信號，所述輸出端輸出遲滯窗口信號；以及 運(yùn)算電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第一輸出端和第二輸出端，所述第一輸入端耦接至遲滯信號產(chǎn)生電路，接收遲滯窗口信號，所述第二輸入端耦接至選擇電路的輸出端，接收電流控制信號，所述第一輸出端輸出電流下限信號，所述第二輸出端輸出電流上限信號。
5.如權(quán)利要求4所述的控制電路，其特征在于，所述遲滯信號產(chǎn)生電路包括: 恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路，具有第一輸入端、第二輸入端、第三輸入端和輸出端，所述第一輸入端接收輸入電壓，所述第二輸入端耦接至電池，接收充電電壓，所述第三輸入端接收頻率信號，所述輸出端輸出恒定導(dǎo)通信號； 充放電電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端稱接至恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路的輸出端，接收恒定導(dǎo)通信號，所述第二輸入端耦接至控制電路的輸出端，接收控制信號，所述輸出端提供充放電電流；以及 遲滯電容，具有第一端和第二端，其中所述第一端耦接至充放電電路的輸出端，接收充放電電流，所述第二端接地，所述電容在第一端提供遲滯窗口信號。
6.如權(quán)利要求5所述的控制電路，其特征在于，所述恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路包括: 第一受控電流源，具有輸入端和輸出端，所述輸入端接收輸入電壓，所述輸出端提供充電電流； 基準(zhǔn)電容，具有第一端和第二端、所述第一端耦接至第一受控電流源的輸出端，接收充電電流，所述第二端接地，所述基準(zhǔn)電容在第一端提供鋸齒波信號； 受控電壓源，具有第一 端，第二端和控制端，所述第二端接地，所述控制端耦接至電池，接收充電電壓，所述第一端輸出與充電電壓相關(guān)的基準(zhǔn)信號；以及 恒定導(dǎo)通比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端耦接至基準(zhǔn)電容的第一端，接收鋸齒波信號，所述第二輸入端耦接至受控電壓源的第一端，接收基準(zhǔn)信號，所述輸出端輸出恒定導(dǎo)通信號。
7.如權(quán)利要求5所述的控制電路，其特征在于，所述充放電電路包括: 第二電流源，具有輸入端和輸出端；第一開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至第二電流源的輸出端，所述第二端接地，所述控制端耦接至恒定導(dǎo)通信號產(chǎn)生電路的輸出端，接收恒定導(dǎo)通信號；第二開關(guān)，具有第一端、第二端和控制端，所述第一端耦接至遲滯電容的第一端，所述第二端耦接至第二電流源的輸入端，所述控制端耦接至控制電路的輸出端接收控制信號；第三開關(guān)，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第二電流源的輸出端，所述第二端耦接至遲滯電容的第一端；以及 第四開關(guān)，具有第一端和第二端，所述第一端接地，所述第二端耦接至第二電流源的輸入端; 其中第二電流源在控制信號的導(dǎo)通時(shí)長和恒定導(dǎo)通信號的導(dǎo)通時(shí)長不相等時(shí)，對遲滯電容充電。
8.如權(quán)利要求4-7任一項(xiàng)所述的控制電路，其特征在于，所述運(yùn)算電路包括: 第二受控電流源，具有第一端、第二端和控制端，其中所述第一端接收輸入電壓，所述控制端耦接至遲滯信號產(chǎn)生電路的輸出端，接收遲滯窗口信號，所述第二端輸出電流值與遲滯窗口信號成正比的電流； 第一電阻，具有第一端和第二端，所述第一端輸出電流上限信號； 第二電阻，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至第一電阻的第二端，所述第二端輸出電流下限信號； 第三電阻，具有第一端和第二端，所述第一端至第二電阻的第二端，所述第二端接地；以及 箝位電路具有第一端和第二端，所述第一端耦接至選擇電路的輸出端，接收電流控制信號，所述第二端耦接至第一電阻和第二電阻的連接點(diǎn)。
9.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的控制電路，其特征在于，所述比較電路包括: 下限比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端耦接至遲滯控制電路的第一輸出端，接收電流下限信號，所述第二輸入端耦接至電流檢測電路的輸出端，接收電流檢測信號，所述輸出端輸出置位信號；以及 上限比較器，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其中所述第一輸入端耦接至遲滯控制電路的第二輸出端，接收電流上限信號，所述第二輸入端耦接至電流檢測電路的輸出端，接收電流檢測信號，所述輸出端輸出復(fù)位信號。
10.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的控制電路，其特征在于，所述邏輯電路包括RS觸發(fā)器，具有置位端、復(fù)位端和輸出端，所述置位端耦接至比較電路的第一輸出端接收置位信號，所述復(fù)位端耦接至比較電路 的第二輸出端，接收復(fù)位信號，所述輸出端輸出控制信號。
11.一種電池充電電路，其特征在于，所述電池充電電路包括如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的控制電路，并且還包括: 電感，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至功率電路的輸出端，所述第二端提供充電電流給電池； 輸出電容，具有第一端和第二端，所述第一端耦接至電感的第二端，所述第二端接地； 其中所述功率電路具有輸入端、接地端、輸出端和控制端，所述輸入端接收輸入電壓，所述接地端接地，所述控制端耦接至控制電路的輸出端，接收控制信號； 所述電感的第一端在功率電路導(dǎo)通時(shí)接收輸入電壓，在功率電路關(guān)斷時(shí)接地。
專利摘要本實(shí)用新型提出了一種電池充電電路及其控制電路，所述電池充電電路用于控制對電池的充電，包括功率電路，所述控制電路包括反饋放大器、選擇電路、遲滯控制電路、比較電路和邏輯電路。所述邏輯電路輸出控制信號控制功率電路，從而控制對電池的充電過程。
文檔編號H02J7/00GK202940620SQ201220646600
公開日2013年5月15日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者白真貴, 徐敏, 李小青 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司