專利名稱：可控鏡像電流源充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電電路技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種可應(yīng)用于鋰離子電池和鋰聚合物電池的可調(diào)鏡像電流源充電電路。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，從而對(duì)于充電電池容量和充電速度的要求也越來(lái)越高。目前一般的便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品，在充電功能的電路設(shè)計(jì)方面，多通過(guò)采用充電管理芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，但由于微控制單元選取的平臺(tái)不同，實(shí)際使用的微控制單元主要存在兩大主要缺陷，一是集成的充電管理芯片不支持大電流快速充電；二是在外圍電路中加入高性能的充電管理芯片。例如前期的CSR(目前最大的藍(lán)牙芯片的全球供應(yīng)商)系列藍(lán)牙芯片，需在外圍增加充電管理芯片。雖然目前主流系列的CSR藍(lán)牙芯片已經(jīng)集成了充電管理芯片，但仍然無(wú)法支持大電流快速充電，例如CSR BC5系列藍(lán)牙芯片集成的充電管理芯片，支持的最大充電電流僅為 140mA。而目前在快節(jié)奏生活的環(huán)境下，終端消費(fèi)者也愈加青睞能快速充電的消費(fèi)電子產(chǎn)品。這必然導(dǎo)致產(chǎn)品供應(yīng)商對(duì)采用鋰離子電池和鋰聚合物電池的便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品，在充電性能方面提出了更高的設(shè)計(jì)要求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種可控鏡像電流源充電電路，包括微控制單元、充電電流控制單元以及充電電流檢測(cè)單元，其中，充電電流控制單元，用于通過(guò)MCU調(diào)整PWM占空比來(lái)控制充電電流的大小；充電電流檢測(cè)單元，用于利用鏡像電流源的原理對(duì)充電電流進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)供所述微控制單元檢測(cè)。本發(fā)明提供的可控鏡像電流源充電電路在維持低成本的基礎(chǔ)上，利用基本的分立器件進(jìn)行電路搭接。利用上述根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路，通過(guò)MCU提供占空比可調(diào)的PWM實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電電流大小的控制，且用鏡像電流源實(shí)時(shí)地檢測(cè)充電電流，及時(shí)地將充電電流的變化反饋給MCU，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰離子電池和鋰聚合物電池充電電流的可控制化，達(dá)到對(duì)鋰離子電池和鋰聚合物電池的快速充電目的。為了實(shí)現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面包括后面將詳細(xì)說(shuō)明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說(shuō)明以及附圖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的某些示例性方面。 然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。


通過(guò)參考以下結(jié)合附圖的說(shuō)明及權(quán)利要求書(shū)的內(nèi)容，并且隨著對(duì)本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路具體實(shí)施電路結(jié)構(gòu)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的充電電路控制單元的另一具體實(shí)施電路結(jié)構(gòu)。在所有附圖中相同的標(biāo)號(hào)指示相似或相應(yīng)的特征或功能。
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，為了有效提高充電性能，本發(fā)明所提供的可控鏡像電流源充電電路 100采用分立元器件搭接，電路設(shè)計(jì)主要由充電電流控制單元110、充電電流檢測(cè)單元120 和微控制單元130構(gòu)成。其中，充電電流控制單元110可以通過(guò)MCU(微控制單元)130調(diào)整PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)占空比來(lái)控制充電電流的大小，通過(guò)調(diào)節(jié)充電電流控制單元110，可以改變最大充電電流，從而彌補(bǔ)了目前CSR及一些MCU無(wú)法支持大電流快速充電的缺陷。充電電流檢測(cè)單元120利用鏡像電流源的原理對(duì)充電電流進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)供MCU130檢測(cè)。在對(duì)電子產(chǎn)品進(jìn)行充電的過(guò)程中，充電電流的大小取決于兩個(gè)主要方面，一是通過(guò)利用MCU提供的脈寬調(diào)制信號(hào)來(lái)改變中功率三極管的放大和截止時(shí)間，二是通過(guò)在脈寬調(diào)制高電平時(shí)，調(diào)整兩級(jí)三極管的射極電阻阻值大小來(lái)改變?yōu)橹泄β嗜龢O管提供的基極電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電流大小的控制。因此，在本發(fā)明中，充電電流控制單元110主要利用中功率三極管的電流放大作用來(lái)控制充電電流的大小。圖2是本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)現(xiàn)電路的示意圖，由于在電路方面主要有充電電流控制單元110和充電電流檢測(cè)單元120來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的放大和轉(zhuǎn)換，因此圖 2只示出了本發(fā)明中充電電流控制單元110和充電電流檢測(cè)單元120的電路實(shí)施方式示意圖。如圖2所示，充電電流控制單元110采用前級(jí)三極管為NPN三極管的兩級(jí)NPN復(fù)合管放大電路來(lái)放大電流，具體由兩個(gè)NPN三極管0!5、Q6)、電阻(R5、R6、R7、R8)和中功率 PNP三極管^!4)構(gòu)成，其中兩個(gè)NPN三極管(Q5、Q6)的集電極均與中功率PNP三極管0)4) 的基極相連，發(fā)射極分別通過(guò)一射極電阻(R5、R6)接地，并且后級(jí)三極管Q5的基極與前級(jí) Q6的發(fā)射極相連；R7、R8起到分壓作用。MCU130為充電電流控制單元110提供PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)，并為兩級(jí)NPN復(fù)合管放大電路0i5、Q6、R5、R6)提供基極電流。本發(fā)明中采用兩級(jí)復(fù)合管放大電路的目的是提高電流放大系數(shù)和輸入電阻，以實(shí)現(xiàn)快速充電。在圖2所示的電路實(shí)施方式中，兩級(jí)復(fù)合管放大電路通過(guò)兩個(gè)NPN管實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然也可以采用其他與圖2所示的電路等效的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)提高電流放大系數(shù)和電阻的目的。圖3 是本發(fā)明中充電電路控制單元110的另一具體實(shí)施電路結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，充電電流控制單元110中的兩級(jí)復(fù)合管放大電路采用前級(jí)三極管為NPN三極管的互補(bǔ)型復(fù)合管進(jìn)行電流放大，僅需將后級(jí)三極管Q5換成PNP管，并將后級(jí)PNP三極管的基極接到前級(jí)三極管 Q6的集電極，后級(jí)三極管Q5的發(fā)射極接到中功率PNP三極管的基極，電阻R7、R8起到分壓作用。MCU提供脈寬調(diào)制控制信號(hào)，通過(guò)調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號(hào)的占空比，可改變中功率三極管的放大和截至狀態(tài)的時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電電流的控制，同時(shí)充電電流的極限電流值可以在放大狀態(tài)下，調(diào)整R5和R6的阻值改變基極電流的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)。充電電流檢測(cè)單元120由恒流源負(fù)載單元121和鏡像電流源單元122組成。在圖 2所示的電路示意圖中，恒流源負(fù)載單元121由兩個(gè)PNP三極管Q7、Q8和兩個(gè)與這兩個(gè)PNP 三極管的發(fā)射極相連的電阻Rl、R2組成。采用鏡像電流源作為恒流源負(fù)載，具有直流電阻小而交流電阻大的特點(diǎn)。當(dāng)PWM控制充電電流改變時(shí)，中功率PNP三極管的發(fā)射極電壓會(huì)隨之變化，Q8的射極電流隨之變化，而Q7的射極電流始終等于Q8的射極電流，從而改變了恒流源負(fù)載的電流值。鏡像電流源單元122由兩個(gè)NPN三極管Q1、Q3和分別與兩個(gè)NPN三極管的發(fā)射極相連的兩個(gè)射極電阻R3、R4組成，其中Ql和Q3具有相同的電流放大系數(shù)和飽和電流等參數(shù)，當(dāng)R3和R4阻值相等時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)電流鏡像，且Ql對(duì)Q3具有溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)充電電流值改變時(shí)，恒流源負(fù)責(zé)電流值隨之發(fā)生改變，鏡像電流元單元122的發(fā)射極電流也隨之發(fā)生變化，MCU130則通過(guò)檢測(cè)R3端的電壓值變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電流的檢測(cè)。通過(guò)以上示例可以看出，本發(fā)明作為一種實(shí)用的電路設(shè)計(jì)，在低成本的基礎(chǔ)上，利用基本的分立器件進(jìn)行電路搭接，利用微控制單元進(jìn)行控制和檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰離子電池和鋰聚合物電池充電電流的可控制化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰離子電池和鋰聚合物電池充電電流的可檢測(cè)化，從而可以滿足目前一般便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品對(duì)鋰離子電池和鋰聚合物的快速充電需求。如上參照附圖以示例的方式描述根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路。但是， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于上述本發(fā)明所提出的可控鏡像電流源充電電路，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進(jìn)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書(shū)的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種可控鏡像電流源充電電路，包括微控制單元、充電電流控制單元以及充電電流檢測(cè)單元，其中，充電電流控制單元，用于通過(guò)微控制單元調(diào)整PWM占空比來(lái)控制充電電流的大小； 充電電流檢測(cè)單元，用于利用鏡像電流源的原理對(duì)充電電流進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)供所述微控制單元檢測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的充電電路，其中，所述充電電流控制單元采用前級(jí)三極管為NPN 三極管的兩級(jí)復(fù)合管放大電路來(lái)放大電流。
3.如權(quán)利要求2所述的充電電路，其中，所述充電電流控制單元包括一兩級(jí)復(fù)合管分壓電路、一中功率PNP三極管和兩個(gè)分壓電阻。
4.如權(quán)利要求3所述的充電電路，其中，所述充電電流控制單元中的兩級(jí)復(fù)合管放大電路為兩級(jí)NPN復(fù)合管放大電路或者兩級(jí)互補(bǔ)型復(fù)合管放大電路。
5.如權(quán)利要求4所述的充電電路，其中，在所述兩級(jí)復(fù)合管放大電路為兩級(jí)NPN復(fù)合管放大電路時(shí)，兩個(gè)NPN三極管的集電極均與所述中功率PNP三極管的基極相連，兩個(gè)NPN三級(jí)管的發(fā)射極分別通過(guò)一電阻接地，并且前級(jí)NPN三極管的發(fā)射極與后級(jí)NPN三極管的基極相連；在所述兩級(jí)復(fù)合管放大電路為兩級(jí)互補(bǔ)型復(fù)合管放大電路時(shí)，其中互補(bǔ)型復(fù)合管中的后級(jí)PNP三級(jí)管的發(fā)射極通過(guò)一射極電阻與所述中功率PNP三極管的基極相連，所述PNP 三極管的基極與互補(bǔ)型復(fù)合管中的前級(jí)NPN三極管的集電極相連，所述后級(jí)PNP三極管的集電極接地，所述互補(bǔ)型復(fù)合管中的前級(jí)NPN三極管的發(fā)射極通過(guò)另一射極電阻接地。
6.如權(quán)利要求1所述的充電電路，其中，所述充電電流檢測(cè)單元進(jìn)一步包括 恒流源負(fù)載單元，用于當(dāng)PWM控制充電電流改變時(shí)，改變恒流源負(fù)載相應(yīng)的恒流值； 鏡像電流源單元，用于通過(guò)將充電電流的改變反饋的恒流源負(fù)載電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)以供微控制單元檢測(cè)。
7.如權(quán)利要求6所述的充電電路，其中，所述恒流源負(fù)載單元由兩個(gè)射極電阻和兩個(gè)PNP三極管構(gòu)成； 所述鏡像電流源單元由兩個(gè)射極電阻和兩個(gè)NPN三極管構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的充電電路，其中，所述微控制單元通過(guò)檢測(cè)所述鏡像電流單元的射極電阻端的電壓值變化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)充電電流的檢測(cè)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可控鏡像電流源充電電路，包括微控制單元、充電電流控制單元以及充電電流檢測(cè)單元，其中，充電電流控制單元，用于通過(guò)MCU調(diào)整PWM占空比來(lái)控制充電電流的大小；充電電流檢測(cè)單元，用于利用鏡像電流源的原理對(duì)充電電流進(jìn)行檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號(hào)供所述微控制單元檢測(cè)。利用本發(fā)明，能夠通過(guò)MCU提供占空比可調(diào)的PWM實(shí)現(xiàn)了對(duì)充電電流大小的控制，且用鏡像電流源實(shí)時(shí)地檢測(cè)充電電流，及時(shí)地將充電電流的變化反饋給MCU，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰離子電池和鋰聚合物電池充電電流的可控制化，達(dá)到對(duì)鋰離子電池和鋰聚合物電池的快速充電目的。
文檔編號(hào)H02M3/155GK102570524SQ20101060563
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者張達(dá), 徐曉聰, 郭湘榮 申請(qǐng)人:歌爾聲學(xué)股份有限公司