專利名稱：應(yīng)用于線性充電器的恒流充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及模擬集成電路，特別是一種應(yīng)用于線性充電器的恒流充電電路。
背景技術(shù)：
線性充電器主要是利用線性穩(wěn)壓電源技術(shù)給電池充電的系統(tǒng)，充電方式一般為典型的恒流/恒壓模式。充電時(shí)主要是通過恒定電流給電池快速補(bǔ)充電量，當(dāng)電池接近充滿時(shí)，切換為恒壓模式，充電電流開始減小，直至充滿。圖1給出了現(xiàn)有線性充電器的恒流充電電路，主要包括運(yùn)算放大器0P、電阻R、 PMOS管M1和M2。運(yùn)算放大器OP的正向輸入端連接到電阻R的一端，并同時(shí)連接到PMOS管 M1的漏極，電阻Rl的另一端接地，運(yùn)算放大器OP的反向輸入端接基準(zhǔn)電壓Va，運(yùn)算放大器 OPl的輸出連接到PMOS管M1和M2的柵極，PMOS管M1和M2的源極的接電源電壓，以使PMOS 管虬和M2構(gòu)成電流鏡。線性充電器的優(yōu)點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)在于能量效率低，在充電過程中，由于功率管消耗功率，會(huì)使功率管的結(jié)溫升高，過高的結(jié)溫將使半導(dǎo)體器件工作不可靠，甚至燒毀半導(dǎo)體器件。線性充電管理芯片的溫度可由下面的公式計(jì)算出Tj = Ta+ (Vcc-Vbat) XI0XKa(1)其中Tj是芯片的溫度；TA是芯片的環(huán)境溫度是輸入電壓；Vbat是電池電壓山是充電電流；Ka是芯片的熱阻。由上面的公式可以看出，當(dāng)芯片的環(huán)境溫度較高，或者輸入電壓與電池電壓的電壓差較大或者充電電流比較大時(shí)，芯片的溫度會(huì)有明顯的升高。在典型的單節(jié)鋰電池應(yīng)用中，一節(jié)充滿電的鋰電池電壓為4. 2V，通常認(rèn)為沒有時(shí)候的電壓為3. 3V，有些過放電的鋰電池電壓甚至?xí)∮?V。當(dāng)5V電源以IA的電流給一塊完全沒電的電池電壓為2V的電池充電時(shí)，電源消耗的功率為5W，電池存儲(chǔ)的功率為2W，即調(diào)整管得消耗3W的功率，這樣就會(huì)使得芯片過熱，嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致芯片燒毀。傳統(tǒng)的解決方法是采用熱關(guān)斷控制，即芯片溫度超過設(shè)置的最高溫度閾值時(shí)，停止充電。芯片經(jīng)過一段時(shí)間的自然冷卻后，才能重新開始充電，通常熱關(guān)斷溫度為160°C。 由于電池電壓不會(huì)快速上升，因此過溫恢復(fù)后，功率管消耗功率并未減少，因此，電路又會(huì)發(fā)生過溫關(guān)斷，進(jìn)入一個(gè)關(guān)斷和恢復(fù)的循環(huán)之中。由于冷卻時(shí)間的存在，這將極大的延長電池充電的時(shí)間。另外，頻繁的過溫也會(huì)影響電路的可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種應(yīng)用于線性充電器的恒流充電電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)充電時(shí)采用熱關(guān)斷所導(dǎo)致的充電時(shí)間過長的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的恒流充電電路包括恒流調(diào)制電路和PMOS管M2,PMOS管 M2的源極接電源電壓，柵極接恒流調(diào)制電路的輸出，PM0S管M2的漏極為充電器輸出；其特征在于恒流調(diào)制電路設(shè)有兩個(gè)輸入端，第一輸入端A接基準(zhǔn)電壓VA，用于在正常溫度下進(jìn)行恒流充電時(shí)產(chǎn)生恒定的輸出電流Itj ；第二輸入端B連接有第二運(yùn)算放大器0P2，該運(yùn)算放大器0P2的正向輸入端與溫度采樣電路連接，反向輸入端接基準(zhǔn)電壓V1，構(gòu)成溫度反饋控制環(huán)路，用于在芯片溫度超過設(shè)定的調(diào)制溫度T1時(shí)，降低輸出電流，使芯片溫度穩(wěn)定在調(diào)制溫度1\。所述的調(diào)制溫度T1，小于熱關(guān)斷的溫度閾值，T1為120°C 125°C，熱關(guān)斷溫度為 160 "C。所述的溫度采樣電路，包括第一 PNP管Q1、第二 PNP管Q2、第一電流源I2、第二電流源I3和電阻&，第一 PNP管Ql的集電極和基極均接地，發(fā)射極接第一電流源12，并連接到第二 PNP管Q2的基極，第二 PNP管Q2的集電極接地，發(fā)射極接電阻&的一端，電阻&的另一端接第二電流源13，并作為溫度采樣電路的輸出，用于產(chǎn)生溫度電壓VT。該溫度電壓Vt 具有負(fù)溫度系數(shù)，芯片內(nèi)溫度達(dá)到120°C時(shí)，溫度電壓Vt等于基準(zhǔn)電壓\。所述的恒流調(diào)制電路，包括第一運(yùn)算放大器OPl 11 )5管M1及電阻R1 ；第一運(yùn)算放大器OPl的正向輸入端連接到電阻Rl的一端，并同時(shí)連接到PMOS管M1的漏極，電阻Rl的另一端接地，PMOS管M1的源極接電源電壓，第一運(yùn)算放大器OPl有2個(gè)反向輸入端，作為恒流調(diào)制電路的兩個(gè)輸入端A和B，分別連接基準(zhǔn)電壓Va和第二運(yùn)算放大器0P2的輸出Vb，第一運(yùn)算放大器OPl的輸出連接到PMOS管M1的柵極，并作為恒流調(diào)制電路的輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明由于在恒流調(diào)制電路的輸入端通過第二運(yùn)算放大器0P2連接溫度采樣電路，構(gòu)成了溫度反饋控制環(huán)路，使得當(dāng)芯片內(nèi)溫度超過調(diào)制溫度T1時(shí)，可減小輸出電流，將芯片內(nèi)溫度穩(wěn)定在調(diào)制溫度T1,能繼續(xù)充電，不僅避免了電路進(jìn)入熱關(guān)斷和恢復(fù)的循環(huán)所導(dǎo)致的充電時(shí)間過長的問題，同時(shí)也不會(huì)因?yàn)轭l繁的過溫而影響電路的可靠性。


圖1為現(xiàn)有的恒流充電電路；圖2是本發(fā)明的恒流充電電路。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖2對(duì)本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本發(fā)明中的恒流充電電路主要由恒流調(diào)制電路、溫度采樣電路、第二運(yùn)算放大器 0P2和？1 )5管禮組成。溫度采樣電路的輸出連接第二運(yùn)算放大器0P2的正向輸入端，第二運(yùn)算放大器0P2的反向輸入端接基準(zhǔn)電壓V1，其輸出連接到恒流源電路的第二輸入端B，恒流調(diào)制電路的輸出連接到PMOS管M2的柵極，PMOS管M2的漏極為充電電路的輸出端。所述恒流調(diào)制電路，控制恒流充電時(shí)的輸出電流，它包括第一運(yùn)算放大器0P1、 皿05管虬及電阻R115其中第一運(yùn)算放大器OPl的正向輸入端連接到電阻Rl的一端，并同時(shí)連接到PMOS管M1的漏極，電阻Rl的另一端接地，PMOS管M1的源極接電源電壓；第一運(yùn)算放大器OPl采用復(fù)合運(yùn)算放大器，設(shè)有兩個(gè)反向輸入端，作為恒流調(diào)制電路的兩個(gè)輸入端A 和B，分別連接基準(zhǔn)電壓Va和第二運(yùn)算放大器0P2的輸出Vb，第一運(yùn)算放大器OPl的輸出連接到PMOS管M1的柵極，并作為恒流調(diào)制電路的輸出。PMOS管M2的柵極也接到第一運(yùn)算放大器OPl的輸出，PMOS管M2的源極接電源電壓并和PMOS管M1組成了電流鏡，PMOS管M2的
4寬長比和PMOS管M1的寬長比是K1，以放大PMOS管M1中的電流I1。該恒流調(diào)制電路中的第一運(yùn)算放大器OPl設(shè)有兩個(gè)反向輸入端A和B，當(dāng)?shù)谝惠斎攵薃的電壓Va高于第二輸入端 B的電壓Vb時(shí)，運(yùn)算放大器OPl的輸出由第二輸入端B的電壓Vb和正向輸入端電壓之間的差值決定；當(dāng)?shù)谝惠斎攵薃的電壓VJS于第二輸入端B的電壓Vb時(shí)，運(yùn)算放大器OPl的輸出由第一輸入端A的電壓Va和正向輸入端電壓之間的差值決定；因此，對(duì)于恒流調(diào)制電路， 流經(jīng)電阻Rl的電流“為
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于線性充電器的恒流充電電路，包括恒流調(diào)制電路、和PMOS管M2, PMOS管 M2的源極接電源電壓，柵極接恒流調(diào)制電路的輸出，PM0S管M2的漏極為充電器輸出；其特征在于恒流調(diào)制電路設(shè)有兩個(gè)輸入端，第一輸入端A接基準(zhǔn)電壓VA，用于在正常溫度下進(jìn)行恒流充電時(shí)產(chǎn)生恒定的輸出電流Itj ；第二輸入端B連接有第二運(yùn)算放大器0P2，該運(yùn)算放大器0P2的正向輸入端連接有溫度采樣電路，反向輸入端接基準(zhǔn)電壓V1，以構(gòu)成溫度反饋控制環(huán)路，用于在芯片溫度超過設(shè)定的調(diào)制溫度T1時(shí)，降低輸出電流，使芯片溫度穩(wěn)定在調(diào)制溫度T1。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的恒流充電電路，其特征在于所述的調(diào)制溫度T1，小于熱關(guān)斷的溫度閾值，T1為120°C 125°C，熱關(guān)斷溫度為160°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的恒流充電電路，其特征在于所述的溫度采樣電路，包括第一 PNP管Q1、第二 PNP管Q2、第一電流源I2、第二電流源I3和電阻R2，第一 PNP管Ql的集電極和基極均接地，發(fā)射極接第一電流源12，并連接到第二 PNP管Q2的基極，第二 PNP管Q2 的集電極接地，發(fā)射極接電阻&的一端，電阻&的另一端接第二電流源I3，并作為溫度采樣電路的輸出，用于產(chǎn)生溫度電壓VT。
4.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的恒流充電電路，其特征在于所述的恒流調(diào)制電路，包括第一運(yùn)算放大器0P1、PM0S管M1及電阻R1 ；第一運(yùn)算放大器OPl的正向輸入端連接到電阻Rl 的一端，并同時(shí)連接到PMOS管M1的漏極，電阻Rl的另一端接地，PMOS管M1的源極接電源電壓，第一運(yùn)算放大器OPl有兩個(gè)反向輸入端，作為恒流調(diào)制電路的兩個(gè)輸入端A和B，分別連接基準(zhǔn)電壓Va和第二運(yùn)算放大器0P2的輸出，第一運(yùn)算放大器OPl的輸出連接到PMOS 管虬的柵極，并作為恒流調(diào)制電路的輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求書3所述的恒流充電電路，其特征在于所述的溫度電壓Vt，具有負(fù)溫度系數(shù)，芯片內(nèi)溫度達(dá)到120°C時(shí)，溫度電壓Vt等于基準(zhǔn)電壓義。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于線性充電器的恒流充電電路，主要解決現(xiàn)有技術(shù)在充電時(shí)采用熱關(guān)斷而導(dǎo)致的充電時(shí)間過長的問題。該電路包括恒流調(diào)制電路、溫度采樣電路、第二運(yùn)算放大器OP2和PMOS管M2；PMOS管M2的源極接電源電壓，柵極接恒流調(diào)制電路的輸出，PMOS管M2的漏極為充電器輸出；恒流調(diào)制電路設(shè)有兩個(gè)輸入端，第一輸入端A接基準(zhǔn)電壓VA，以在正常溫度下進(jìn)行恒流充電時(shí)產(chǎn)生恒定的輸出電流IO；第二輸入端B通過第二運(yùn)算放大器OP2連接有溫度采樣電路，以構(gòu)成溫度反饋控制環(huán)路。本發(fā)明能夠在芯片溫度偏高時(shí)，降低輸出電流，使芯片溫度穩(wěn)定在調(diào)制溫度T1，可繼續(xù)充電，避免了采用熱關(guān)斷所導(dǎo)致的充電時(shí)間過長的問題，可應(yīng)用于線性充電器中。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102412611SQ201110404418
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者周波, 徐靈炎, 李演明, 來新泉, 毛翔宇 申請(qǐng)人:西安啟芯微電子有限公司