電池充電管理電路和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電池充電管理電路和系統(tǒng)，電路中的第一充電模塊的第一輸入端電連接供電電源的輸出端，第一充電模塊的輸出端電連接待充電電池的輸入端；第二充電模塊的輸入端與供電電源的輸出端電連接，第二充電模塊的輸出端電連接待充電電池的輸入端；使能控制模塊的第一輸入端電連接主控芯片的使能輸出端，使能控制模塊的第二輸入端電連接供電電源的輸出端，使能控制模塊的第一輸出端電連接模式切換模塊的第一輸入端；模式切換模塊的第二輸入端電連接基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電壓輸出端，模式切換模塊的第一輸出端電連接第一充電模塊的第二輸入端，模式切換模塊的第二輸出端電連接第一充電模塊的第三輸入端。其有效降低了電池管理系統(tǒng)的成本和功耗。
【專利說明】
電池充電管理電路和系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電子設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種電池充電管理電路和系統(tǒng)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，由于鋰電池具有體積小、重量輕、容量大(能量密度高)、自放電率低一級(jí)無記憶效應(yīng)等優(yōu)勢(shì)，使得帶有鋰電池類的電子產(chǎn)品更加方便快捷。由此，通過鋰電池供電的電子設(shè)備的應(yīng)用越來越廣泛。但是，鋰電池在具有上述多種優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，其對(duì)充電和放電的要求較為苛刻。也就是說，鋰電池在充電和放電過程中，不能出現(xiàn)過充或過放的操作，否則很容易導(dǎo)致鋰電池?fù)p壞，從而影響電子設(shè)備的正常使用。
[0003]因此，現(xiàn)有的電子設(shè)備采用鋰電池供電時(shí)，通常都會(huì)單獨(dú)設(shè)置充電管理電路，以保證鋰電池的正常充電和放電。由于傳統(tǒng)的充電管理電路通常采用片外獨(dú)立芯片來實(shí)現(xiàn)，這就使得充電管理電路的成本較高，功耗較大。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要針對(duì)傳統(tǒng)的鋰電池充電管理系統(tǒng)成本較高，功耗較大的問題，提供一種電池充電管理電路和系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的提供的一種電池充電管理電路，包括第一充電模塊、第二充電模塊、使能控制模塊和模式切換模塊；[〇〇〇6]所述第一充電模塊的第一輸入端電連接供電電源的輸出端，所述第一充電模塊的輸出端電連接電子設(shè)備中待充電電池的輸入端；
[0007]所述第二充電模塊的輸入端與所述供電電源的輸出端電連接，所述第二充電模塊的輸出端電連接所述待充電電池的輸入端;且
[0008]所述第二充電模塊，被配置為對(duì)所述待充電電池進(jìn)行充電，并當(dāng)所述待充電電池的電量上升到預(yù)設(shè)值時(shí)，由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截止?fàn)顟B(tài)；
[0009]所述使能控制模塊的第一輸入端，適用于電連接所述電子設(shè)備的主控芯片的使能輸出端，所述使能控制模塊的第二輸入端電連接所述供電電源的輸出端，所述使能控制模塊的第一輸出端電連接所述模式切換模塊的第一輸入端;且
[0010]所述使能控制模塊，被配置為根據(jù)所述電子設(shè)備的主控芯片輸出的使能信號(hào)控制所述模式切換模塊的狀態(tài)；
[0011]所述模式切換模塊的第二輸入端，適用于電連接所述電子設(shè)備中與所述待充電電池并聯(lián)的基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電壓輸出端，所述模式切換模塊的第一輸出端電連接所述第一充電模塊的第二輸入端，所述模式切換模塊的第二輸出端電連接所述第一充電模塊的第三輸入端;且
[0012]所述模式切換模塊，被配置為根據(jù)所述基準(zhǔn)產(chǎn)生電路輸出的基準(zhǔn)電壓以及所述使能控制模塊的第一輸出端的輸出電壓，控制并切換所述第一充電模塊的充電狀態(tài)。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二充電模塊包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的二極管;且
[0014]所述二極管串聯(lián)在所述供電電源的輸出端與所述待充電電池的輸入端之間。
[0015]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述二極管包括串聯(lián)連接的第一二極管、第二二極管和第三二極管;且
[0016]所述第一二極管未與所述第二二極管電連接的陽極與所述供電電源的輸出端電連接；
[0017]所述第三二極管未與所述第二二極管電連接的陰極與所述待充電電池的輸入端電連接。
[0018]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二充電模塊包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的M0S管;且
[0019]串聯(lián)后的M0S管電連接在所述供電電源的輸出端與所述待充電電池的輸入端之間。
[0020]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述使能控制模塊包括第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第一電阻和第二電阻；
[0021]所述第一電阻和所述第二電阻串聯(lián)在所述供電電源的輸出端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極之間；
[0022]所述第一電阻與所述第二電阻的連接端作為所述使能控制模塊的第一輸出端，與所述模式切換模塊的第一輸入端電連接；
[0023]所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為所述使能控制模塊的第一輸入端，適用于電連接所述電子設(shè)備的主控芯片的使能輸出端；
[0024]所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極接地；
[0025]其中，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管為N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0026]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述模式切換模塊包括誤差放大器和第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管、 第三電阻和第四電阻；
[0027]所述第三電阻和所述第四電阻串聯(lián)后與所述待充電電池并聯(lián)連接；
[0028]所述誤差放大器的反相輸入端作為所述模式切換模塊的第二輸入端，適用于電連接所述基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電壓輸出端；[〇〇29]所述誤差放大器的正相輸入端電連接第三電阻和第四電阻的連接端；
[0030]所述誤差放大器的輸出端與所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極電連接;且
[0031]所述誤差放大器的輸出端與所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極的連接端作為所述模式切換模塊的第一輸出端，電連接所述第一充電模塊的第二輸入端；
[0032]所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為所述模式切換模塊的第一輸入端，電連接所述使能控制模塊的第一輸出端；
[0033]所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極作為所述模式切換模塊的第二輸出端，電連接所述第一充電模塊的第三輸入端；
[0034]其中，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管為P溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0035]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一充電模塊包括第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管和第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管；
[0036]所述第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極、所述第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和所述第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極的連接端作為所述第一充電模塊的第一輸入端，電連接所述供電電源的輸出端；
[0037]所述第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為所述第一充電模塊的第二輸入端，電連接所述模式切換模塊的第一輸出端；
[0038]所述第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與所述第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極的連接端作為所述第一充電模塊的輸出端，電連接所述待充電電池的輸入端；
[0039]所述第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、所述第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極的連接端作為所述第一充電模塊的第三輸入端，電連接所述模式切換模塊的第二輸出端；
[0040]所述第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與所述第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極電連接；[〇〇41]所述第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電連接所述第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極；[〇〇42]其中，所述第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、所述第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管、所述第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管和所述第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管均為P溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0043]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括第五電阻和第一電容；[〇〇44]所述第五電阻和所述第一電容串聯(lián)連接在所述第一充電模塊的輸出端與接地端之間。
[0045]相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種電池充電管理系統(tǒng)，包括主控芯片、基準(zhǔn)產(chǎn)生電路和如上任一所述的電池充電管理電路；
[0046]所述主控芯片的電源輸入端電連接所述基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電壓輸出端；
[0047]所述主控芯片的使能輸出端電連接所述電池充電管理電路中的使能控制模塊的第一輸入端；[〇〇48]所述基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電壓輸出端電連接所述電池充電管理電路中的模式切換模塊的第二輸入端。
[0049]上述電池充電管理電路，通過設(shè)置第一充電模塊、第二充電模塊、使能控制模塊和模式切換模塊，分別由電連接在供電電源的輸出端與待充電電池的輸入端之間的第一充電模塊和第二充電模塊對(duì)待充電電池進(jìn)行不同階段的充電。同時(shí)，還通過設(shè)置使能控制模塊的第一輸入端與電子設(shè)備的主控芯片的使能輸出端電連接，使能控制模塊的第一輸出端電連接模式切換模塊的第一輸入端，使得使能控制模塊接收主控芯片輸出的使能信號(hào)，并根據(jù)接收到的使能信號(hào)控制模式切換模塊，進(jìn)而由模式切換模塊根據(jù)基準(zhǔn)產(chǎn)生電路輸出的基準(zhǔn)電壓以及使能控制模塊的第一輸出端輸出的電壓來控制第一充電模塊的充電狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)第一充電模塊的管理。其通過在電池充電管理系統(tǒng)中設(shè)置第一充電模塊、第二充電模塊、使能控制模塊和模式切換模塊，實(shí)現(xiàn)了電池管理電路與電子設(shè)備的主控芯片的集成， 由此使得電池充電管理電路能夠集成到電子設(shè)備的主控芯片內(nèi)部，從而有效降低了電池管理系統(tǒng)的成本和功耗。最終有效解決了傳統(tǒng)的鋰電池充電管理系統(tǒng)成本較高，功耗較大的問題?！靖綀D說明】
[0050]圖1為本發(fā)明的電池管理電路的一具體實(shí)施例的電路圖；
[0051]圖2為本發(fā)明的電池管理系統(tǒng)的一具體實(shí)施例的電路圖；[〇〇52]圖3為本發(fā)明的電池管理電路中第二充電模塊的一具體實(shí)施例的電路圖；[〇〇53]圖4為本發(fā)明的電池管理電路中第二充電模塊的另一具體實(shí)施例的電路圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0054]為使本發(fā)明技術(shù)方案更加清楚，以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0055]參見圖1和圖2,作為本發(fā)明的電池充電管理電路110的一具體實(shí)施例，其包括第一充電模塊111、第二充電模塊112、使能控制模塊113和模式切換模塊114。
[0056]其中，第一充電模塊111的第一輸入端電連接供電電源的輸出端(其中，對(duì)于不同的待充電電池140，供電電源的輸出電壓VDD會(huì)相應(yīng)的變化)，第一充電模塊111的輸出端電連接電子設(shè)備的待充電電池140的輸入端。即，第一充電模塊111電連接在供電電源的輸出端與待充電電池140的輸入端之間。由此，當(dāng)?shù)谝怀潆娔K111處于不同的導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)由第一充電模塊111以不同的充電模式將供電電源的輸出端輸出的電能輸入至待充電電池140中的目的，從而實(shí)現(xiàn)待充電電池140的多種不同的充電方式。[〇〇57]此處，需要說明的是，第一充電模塊111的充電狀態(tài)具體可包括小電流充電狀態(tài)和大電流充電狀態(tài)?？梢岳斫獾氖?，當(dāng)?shù)谝怀潆娔K111處于大電流充電狀態(tài)時(shí)，其充電電流應(yīng)當(dāng)大于小電流充電狀態(tài)時(shí)的充電電流。另外，待充電電池140的正極可作為待充電電池 140的輸入端，待充電電池140的負(fù)極直接接地，從而保證待充電電池140的順利充電。[〇〇58]同時(shí)，第二充電模塊112的輸入端與供電電源的輸出端電連接，第二充電模塊112 的輸出端電連接待充電電池140的輸入端。并且，第二充電模塊112,被配置為當(dāng)待充電電池 140的電量上升到預(yù)設(shè)值時(shí)，由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截止?fàn)顟B(tài)。由此，在對(duì)待充電電池140進(jìn)行充電的過程中，當(dāng)待充電電池140的電量很小時(shí)，首先由第二充電模塊112對(duì)待充電電池140進(jìn)行充電，直至待充電電池140的電量達(dá)到預(yù)設(shè)值(如:待充電電池140的電量與供電電源的輸出端輸出的電量之間的電壓差不足以使得第二充電模塊112導(dǎo)通時(shí))時(shí)，第二充電模塊112 再由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截止?fàn)顟B(tài)，從而停止第二充電模塊112對(duì)待充電電池140的充電過程。 其通過首先由第二充電模塊112對(duì)待充電電池140進(jìn)行充電，使得待充電電池140的電量達(dá)到一定值使得電子設(shè)備中的基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130工作以后，進(jìn)而與第二充電模塊112共同為待充電電池140進(jìn)行充電，有效提高了充電效率。
[0059]其中，使能控制模塊113的第一輸入端，適用于電連接電子設(shè)備的主控芯片120的使能輸出端，用于接收主控芯片120輸出的使能信號(hào)EN。同時(shí)，使能控制模塊113的第二輸入端電連接供電電源的輸出端。使能控制模塊113的第一輸出端電連接模式切換模塊114的第一輸入端。并且，使能控制模塊113,被配置為根據(jù)電子設(shè)備的主控芯片120輸出的使能信號(hào) EN控制模式切換模塊114的狀態(tài)。
[0060]模式切換模塊114的第二輸入端，適用于電連接電子設(shè)備中與待充電電池140并聯(lián)的基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130的基準(zhǔn)電壓輸出端。模式切換模塊114的第一輸出端電連接第一充電模塊111的第二輸入端。模式切換模塊114的第二輸出端電連接第一充電模塊111的第三輸入端。并且，模式切換模塊114，被配置為根據(jù)基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130輸出的基準(zhǔn)電壓VBG以及使能控制模塊113的第一輸出端的輸出電壓，控制并切換第一充電模塊111的充電狀態(tài)。[〇〇61]也就是說，通過在電池充電管理電路110中設(shè)置使能控制模塊113和模式切換模塊 114,通過使能控制模塊113接收到的電子設(shè)備中主控芯片120輸出的使能信號(hào)EN以及模式切換模塊114接收到的電子設(shè)備中基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130輸出的基準(zhǔn)電壓VBG，來控制并切換第一充電模塊111的充電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)第一充電模塊111的充電過程的管理的同時(shí)，還將電池充電管理電路110與電子設(shè)備的主控芯片120和基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130相集成，從而達(dá)到了將電池充電管理電路110與電子設(shè)備的主控芯片120相集成的目的。其避免了將電池充電管理電路110與主控芯片120進(jìn)行獨(dú)立設(shè)置的現(xiàn)象，因而也就不需要單獨(dú)設(shè)置片外獨(dú)立芯片即可實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備中電池的充電。因此，其有效降低了成本，同時(shí)也降低了功耗。
[0062]其中，需要說明的是，作為本發(fā)明的電池充電管理電路的一具體實(shí)施例，第二充電模塊112的實(shí)現(xiàn)方式可通過多個(gè)串聯(lián)連接的二極管來實(shí)現(xiàn)。即，第二充電模塊112包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的二極管。并且，二極管串聯(lián)在供電電源的輸出端與帶充電電池的輸入端之間。[0〇63]優(yōu)選的，參見圖1，二極管的個(gè)數(shù)可為三個(gè)，具體包括串聯(lián)連接的第一二極管D1、第二二極管D2和第三二極管D3。其中，第二二極管D2電連接第一二極管D1和第三二極管D3之間。第一二極管D1未與第二二極管D2電連接的陽極與供電電源的輸出端電連接。第三二極管D3未與第二二極管D2電連接的陰極與待充電電池140的輸入端電連接。[〇〇64]其通過三個(gè)串聯(lián)連接的二極管即可實(shí)現(xiàn)第二充電模塊112,這也就更進(jìn)一步的簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，并且更進(jìn)一步的降低了成本和功耗。
[0065]另外，還需要說明的是，第二充電模塊還可通過至少兩個(gè)串聯(lián)連接的M0S管來實(shí)現(xiàn)。其中，串聯(lián)后的M0S管電連接在供電電源的輸出端與待充電電池140的輸入端之間。具體的，參見圖3和圖4,以三個(gè)串聯(lián)連接的M0S管為例對(duì)其實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行具體說明。[〇〇66]參見圖3,當(dāng)M0S管為P溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，具體包括第一M0S管Ml’、第二 M0S管M2’和第三M0S管M3’。其中，第一M0S管Ml’、第二M0S管M2’和第三M0S管M3’的柵極均與其相應(yīng)的漏極電連接(即，每一個(gè)M0S管的柵極均與其漏極電連接)。并且，第一M0S管Ml’的源極作為第一充電模塊112的輸入端電連接供電電源的輸出端，第二M0S管M2 ’的源極與第一 M0S管Ml’的漏極電連接，第三M0S管M3 ’的源極與第二M0S管M2 ’的漏極電連接，第三M0S管 M3 ’的漏極作為第一充電模塊的輸出端電連接待充電電池140的輸入端。[〇〇67] 參見圖4,當(dāng)M0S管為N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管時(shí)，具體包括第四M0S管M4’、第五 M0S管M5 ’和第六M0S管M6 ’。其中，第四M0S管M4 ’、第五M0S管M5 ’和第六M0S管M6 ’的柵極均與其相應(yīng)的漏極電連接(即，每一個(gè)M0S管的柵極均與其漏極電連接)。并且，第四M0S管M4’的漏極作為第一充電模塊112的輸入端電連接供電電源的輸出端，第五M0S管M5 ’的漏極與第四M0S管M4 ’的源極電連接，第六M0S管M6 ’的漏極與第五M0S管M5 ’的源極電連接，第六M0S管 M6 ’的源極作為第一充電模塊的輸出端電連接待充電電池140的輸入端。[〇〇68]進(jìn)一步的，參見圖1，在本發(fā)明的電池充電管理電路110的一具體實(shí)施例中，使能控制模塊113可通過采用第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管M1、第一電阻R1和第二電阻R2來實(shí)現(xiàn)。其中，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ml優(yōu)選為N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。[〇〇69]具體的，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ml的柵極作為使能控制模塊113的第一輸入端，適用于電連接電子設(shè)備的主控芯片120的使能輸出端。第一電阻R1和第二電阻R2串聯(lián)在供電電源的輸出端與第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ml的漏極之間。并且，第一電阻R1與第二電阻R2的連接端作為使能控制模塊113的第一輸出端，電連接模式切換模塊114的第一輸入端。第一電阻R1未與第二電阻R2連接的一端作為使能控制模塊113的第二輸入端，電連接供電電源的輸出端。 同時(shí)，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ml的源極接地。
[0070]由此，通過第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ml在主控芯片輸出的使能信號(hào)EN驅(qū)動(dòng)下的導(dǎo)通或截止，(如:使能信號(hào)EN為低電平時(shí)，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ml截止;使能信號(hào)EN為高電平時(shí)，第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管Ml導(dǎo)通)，來實(shí)現(xiàn)由第一輸出端輸出至模式切換模塊114的電壓的調(diào)整，從而達(dá)到對(duì)模式切換模塊114的控制。其只需要一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管和兩個(gè)電阻即可實(shí)現(xiàn)，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，且成本低廉。
[0071]另外，參見圖1和圖2,模式切換模塊114則可通過一個(gè)誤差放大器U1、一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2和兩個(gè)串聯(lián)連接的第三電阻R3和第四電阻R4來實(shí)現(xiàn)。此處，需要說明的是，第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2優(yōu)選為P溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。[〇〇72]其中，第三電阻R3和第四電阻R4串聯(lián)連接后并聯(lián)在待充電電池140的兩端，第三電阻R3和第四電阻R4的公共連接端電連接誤差放大器U1的正相輸入端，從而使得第三電阻R3 和第四電阻R4構(gòu)成的分壓電路對(duì)待充電電池140的當(dāng)前電壓進(jìn)行分壓并反饋至誤差放大器 U1。同時(shí)，誤差放大器U1的反相輸入端作為模式切換模塊114的第二輸入端，適用于電連接基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130的基準(zhǔn)電壓輸出端，用于接收電子設(shè)備中與待充電電池140并聯(lián)連接的基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130所輸出的基準(zhǔn)電壓VBG。誤差放大器U1的輸出端則與第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的源極電連接。并且，誤差放大器U1的輸出端與第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的源極的連接端作為模式切換模塊114的第一輸出端，電連接第一充電模塊111的第二輸入端。由此，誤差放大器U1 通過對(duì)其接收到的基準(zhǔn)電壓VBG與正相輸入端輸入的比較電壓進(jìn)行比較放大后，再通過誤差放大器U1的輸出端輸出至第一充電模塊111中，進(jìn)而控制第一充電模塊111進(jìn)行相應(yīng)的充電狀態(tài)的切換。[〇〇73]同時(shí)，第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的柵極作為模式切換模塊114的第一輸入端，電連接使能控制模塊113的第一輸出端。第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的漏極作為模式切換模塊114的第二輸出端，電連接第一充電模塊111的第三輸入端。[〇〇74]由此，通過第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2在使能控制模塊113的第一輸出端的電壓驅(qū)動(dòng)下根據(jù)所接收到的基準(zhǔn)電壓VBG的變化進(jìn)行相應(yīng)的導(dǎo)通或截止，來實(shí)現(xiàn)模式切換模塊114的不同狀態(tài)。其中，當(dāng)?shù)诙?chǎng)效應(yīng)晶體管M2截止時(shí)，此時(shí)，模式切換模塊114可控制第一充電模塊 111以小電流充電狀態(tài)對(duì)待充電電池140進(jìn)行充電。當(dāng)?shù)诙?chǎng)效應(yīng)晶體管M2導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)，模式切換模塊114可控制第一充電模塊111以大電流充電狀態(tài)對(duì)待充電電池140進(jìn)行充電。 [〇〇75]其只需要一個(gè)誤差放大器U1、一個(gè)場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2和兩個(gè)電阻構(gòu)成整體結(jié)構(gòu)為低壓差線性穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)，即可實(shí)現(xiàn)模式切換模塊114的控制切換功能，有效保證了模式切換模塊114的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。同時(shí)還進(jìn)一步簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，降低了成本和功耗。[〇〇76]另外，還需要說明的是，參見圖1，作為本發(fā)明的電池充電管理電路110的一具體實(shí)施例，第一充電模塊111包括第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管M4、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管M5和第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6。[〇〇77]其中，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管M4、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管M5和第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6均為P溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。[〇〇78]具體的，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的源極、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管M4的源極和第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6的源極的連接端作為第一充電模塊111的第一輸入端，電連接供電電源的輸出端。 第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的柵極作為第一充電模塊111的第二輸入端，電連接模式切換模塊114 的第一輸出端。第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的漏極與第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6的漏極的連接端作為第一充電模塊111的輸出端，電連接待充電電池的輸入端。
[0079]同時(shí)，第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管M4的柵極、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管M5的柵極與第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6的柵極的連接端作為第一充電模塊111的第三輸入端，電連接模式切換模塊114的第二輸出端。第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管M4的漏極與第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管M5的源極電連接。第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管M5的漏極電連接第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6的柵極。由此，第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6在模式切換模塊114的第二輸出端輸出的電壓驅(qū)動(dòng)下導(dǎo)通或斷開。
[0080]其中，當(dāng)?shù)诹鶊?chǎng)效應(yīng)晶體管M6在模式切換模塊114的第二輸出端輸出的電壓驅(qū)動(dòng)下導(dǎo)通時(shí)，此時(shí)，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3與第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6并聯(lián)，待充電電池140的充電電流為:第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3輸出的電流與第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6輸出的電流之和。此時(shí)，第一充電模塊111的充電狀態(tài)為大電流充電狀態(tài)。
[0081]當(dāng)?shù)诹鶊?chǎng)效應(yīng)晶體管M6在模式切換模塊114的第二輸出端輸出的電壓驅(qū)動(dòng)下截止時(shí)，此時(shí)，供電電源的輸出端與第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6和待充電電池140的輸入端之間為斷路。因而，待充電電池140的充電電流僅為:第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的源極輸出的電流。此時(shí)， 第一充電模塊111的充電狀態(tài)為小電流充電狀態(tài)。[〇〇82]另外，還需要說明的是，作為本發(fā)明的電池充電管理電路110的一具體實(shí)施例，參見圖1，其還包括第五電阻R5和第一電容C1。其中，第五電阻R5和第一電容C1串聯(lián)連接在第一充電模塊111的輸出端與接地端之間。[〇〇83]相應(yīng)的，參見圖2,本發(fā)明還提供了一種電池充電管理系統(tǒng)100。其包括主控芯片 120、基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130和以上任一所述的電池充電管理電路110。其中，主控芯片120的電源輸入端電連接基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130的基準(zhǔn)電壓輸出端。主控芯片120的使能輸出端電連接電池充電管理電路110中的使能控制模塊113的第一輸入端。基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130的基準(zhǔn)電壓輸出端電連接電池充電管理電路11 〇中的模式切換模塊114的第二輸入端。
[0084]為了更清楚的說明本發(fā)明的技術(shù)方案，以下以圖1所示的電池充電管理電路110為例，對(duì)本發(fā)明的電池充電管理系統(tǒng)1〇〇的充電過程進(jìn)行更為詳細(xì)的說明。其中，應(yīng)當(dāng)說明的是，在本發(fā)明的電池充電管理系統(tǒng)1〇〇中，待充電電池140的兩端還并聯(lián)有第二電容C2,以減少電路電壓的波動(dòng)性，從而保證系統(tǒng)的安全性和可靠性。[〇〇85] 當(dāng)待充電電池140電壓很小時(shí)(VBAT〈2v)，電子設(shè)備中的基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130無法正常工作，輸出的基準(zhǔn)電壓VBG較小，電子設(shè)備中的主控芯片120也無法工作，主控芯片120給充電管理電路的使能信號(hào)EN保持默認(rèn)值(低電平)，使第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2截止，第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6的柵極電壓被第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管M4和第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管M5拉高，使第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6截止。此時(shí)電池充電電路中的第一充電模塊111的輸出電流(S卩，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3輸出的電流)很小，電池充電電流主要由第二充電模塊112(串聯(lián)連接的第一二極管D1、 第二二極管D2和第三二極管D3通路)供給。此時(shí)，對(duì)應(yīng)的充電模式為涓流充電狀態(tài)。[〇〇86]隨著待充電電池140電壓VBAT慢慢升高，使能信號(hào)EN仍保持低電平，第二充電模塊 112的電流略有下降，基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130輸出的基準(zhǔn)電壓VBG開始增大，第一充電模塊111的輸出電流(即，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3輸出的電流)慢慢變大。此時(shí)，待充電電池140的充電電流由第二充電模塊112和第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3輸出的電流同時(shí)供給。此時(shí)，對(duì)應(yīng)的充電模式為小電流充電狀態(tài)。[〇〇87] 隨著待充電電池140電壓VBAT繼續(xù)升高，基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130已經(jīng)可以正常工作，基準(zhǔn)電壓VBG已經(jīng)穩(wěn)定，主控芯片120可以正常工作，使能信號(hào)EN切換為高電平。此時(shí)，模式切換模塊114中的第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2導(dǎo)通，第一充電模塊111中的第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3與第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6并聯(lián)，第一充電模塊111中導(dǎo)通的功率管增多。此時(shí)，第一充電模塊111的充電電流變大(即，第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3輸出的電流與第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管M6輸出的電流之和)，第二充電模塊112輸出的電流較小。待充電電池140的充電電流主要由第二充電模塊 112供給。此時(shí)，對(duì)應(yīng)的充電模式為大電流充電狀態(tài)。[〇〇88] 隨著待充電電池140的電壓VBAT繼續(xù)升高，當(dāng)待充電電池140電壓達(dá)到第一充電模塊111的最大輸出電壓時(shí)，電池的電壓不再變化，充電電流開始降低，恒壓進(jìn)行充電。此時(shí)， 對(duì)應(yīng)的充電模式為丨旦壓充電狀態(tài)。
[0089]當(dāng)待充電電池140電壓達(dá)到第一充電模塊111的最大輸出電壓以后，充電電流慢慢降低，最終第一充電模塊111的工作環(huán)路會(huì)自動(dòng)關(guān)閉相應(yīng)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。而且，由于電池電壓已經(jīng)較高，第二充電模塊112中的串聯(lián)二極管之間的壓差較小，不足以讓三個(gè)串聯(lián)二極管導(dǎo)通，通路也會(huì)截止，至此充電通路截止。此時(shí)，對(duì)應(yīng)的模式為充電截止。
[0090]由此，本發(fā)明的充電管理系統(tǒng)通過復(fù)用電子設(shè)備中的主控芯片120的一個(gè)基準(zhǔn)產(chǎn)生電路130,通過不同模式的選擇，實(shí)現(xiàn)了電池的涓流充電、小電流充電、大電流充電、恒壓充電和充電截止，有效的保護(hù)了充電過程中電池的安全。并且，還通過將電池充電管理電路 110集成到主控芯片120中，有效降低了成本和功耗。
[0091]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電池充電管理電路，其特征在于，包括第一充電模塊、第二充電模塊、使能控制 模塊和模式切換模塊；所述第一充電模塊的第一輸入端電連接供電電源的輸出端，所述第一充電模塊的輸出 端電連接電子設(shè)備中待充電電池的輸入端；所述第二充電模塊的輸入端與所述供電電源的輸出端電連接，所述第二充電模塊的輸 出端電連接所述待充電電池的輸入端;且所述第二充電模塊，被配置為對(duì)所述待充電電池進(jìn)行充電，并當(dāng)所述待充電電池的電 量上升到預(yù)設(shè)值時(shí)，由導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)換為截止?fàn)顟B(tài)；所述使能控制模塊的第一輸入端，適用于電連接所述電子設(shè)備的主控芯片的使能輸出 端，所述使能控制模塊的第二輸入端電連接所述供電電源的輸出端，所述使能控制模塊的 第一輸出端電連接所述模式切換模塊的第一輸入端;且所述使能控制模塊，被配置為根據(jù)所述電子設(shè)備的主控芯片輸出的使能信號(hào)控制所述 模式切換模塊的狀態(tài)；所述模式切換模塊的第二輸入端，適用于電連接所述電子設(shè)備中與所述待充電電池并 聯(lián)的基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電壓輸出端，所述模式切換模塊的第一輸出端電連接所述第一充 電模塊的第二輸入端，所述模式切換模塊的第二輸出端電連接所述第一充電模塊的第三輸 入端;且所述模式切換模塊，被配置為根據(jù)所述基準(zhǔn)產(chǎn)生電路輸出的基準(zhǔn)電壓以及所述使能控 制模塊的第一輸出端的輸出電壓，控制并切換所述第一充電模塊的充電狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電管理電路，其特征在于，所述第二充電模塊包括至少 兩個(gè)串聯(lián)連接的二極管;且所述二極管串聯(lián)在所述供電電源的輸出端與所述待充電電池的輸入端之間。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電池充電管理電路，其特征在于，所述二極管包括串聯(lián)連接的第一二極管、第二二極管和第三二極管;且所述第一二極管未與所述第二二極管電連接的陽極與所述供電電源的輸出端電連接； 所述第三二極管未與所述第二二極管電連接的陰極與所述待充電電池的輸入端電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電管理電路，其特征在于，所述第二充電模塊包括至少 兩個(gè)串聯(lián)連接的MOS管;且串聯(lián)后的MOS管電連接在所述供電電源的輸出端與所述待充電電池的輸入端之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電管理電路，其特征在于，所述使能控制模塊包括第一 場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第一電阻和第二電阻；所述第一電阻和所述第二電阻串聯(lián)在所述供電電源的輸出端與所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體 管的漏極之間；所述第一電阻與所述第二電阻的連接端作為所述使能控制模塊的第一輸出端，與所述 模式切換模塊的第一輸入端電連接；所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為所述使能控制模塊的第一輸入端，適用于電連接所 述電子設(shè)備的主控芯片的使能輸出端；所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極接地；其中，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管為N溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電管理電路，其特征在于，所述模式切換模塊包括誤差 放大器和第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第三電阻和第四電阻；所述第三電阻和所述第四電阻串聯(lián)后與所述待充電電池并聯(lián)連接；所述誤差放大器的反相輸入端作為所述模式切換模塊的第二輸入端，適用于電連接所 述基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電壓輸出端；所述誤差放大器的正相輸入端電連接第三電阻和第四電阻的連接端；所述誤差放大器的輸出端與所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極電連接;且 所述誤差放大器的輸出端與所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極的連接端作為所述模式切 換模塊的第一輸出端，電連接所述第一充電模塊的第二輸入端；所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為所述模式切換模塊的第一輸入端，電連接所述使能 控制模塊的第一輸出端；所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極作為所述模式切換模塊的第二輸出端，電連接所述第一 充電模塊的第三輸入端；其中，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管為P溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池充電管理電路，其特征在于，所述第一充電模塊包括第三 場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管、第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管和第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管；所述第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極、所述第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和所述第六場(chǎng)效應(yīng)晶體 管的源極的連接端作為所述第一充電模塊的第一輸入端，電連接所述供電電源的輸出端； 所述第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極作為所述第一充電模塊的第二輸入端，電連接所述模式 切換模塊的第一輸出端；所述第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與所述第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極的連接端作為所述第 一充電模塊的輸出端，電連接所述待充電電池的輸入端；所述第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極、所述第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與所述第六場(chǎng)效應(yīng)晶體 管的柵極的連接端作為所述第一充電模塊的第三輸入端，電連接所述模式切換模塊的第二 輸出端；所述第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與所述第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極電連接；所述第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極電連接所述第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極；其中，所述第三場(chǎng)效應(yīng)晶體管、所述第四場(chǎng)效應(yīng)晶體管、所述第五場(chǎng)效應(yīng)晶體管和所述 第六場(chǎng)效應(yīng)晶體管均為P溝道耗盡型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的電池充電管理電路，其特征在于，還包括第五電阻 和第一電容；所述第五電阻和所述第一電容串聯(lián)連接在所述第一充電模塊的輸出端與接地端之間。9.一種電池充電管理系統(tǒng)，其特征在于，包括主控芯片、基準(zhǔn)產(chǎn)生電路和權(quán)利要求1至8 任一項(xiàng)所述的電池充電管理電路；所述主控芯片的電源輸入端電連接所述基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電壓輸出端；所述主控芯片的使能輸出端電連接所述電池充電管理電路中的使能控制模塊的第一 輸入端；所述基準(zhǔn)產(chǎn)生電路的基準(zhǔn)電壓輸出端電連接所述電池充電管理電路中的模式切換模塊的第二輸入端。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK105958576SQ201610348496
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月23日
【發(fā)明人】程凱
【申請(qǐng)人】珠海市杰理科技有限公司