充電控制電路以及充電電路的制作方法
【專利摘要】充電控制電路具有：將二次電池的電壓與第1/第2比較電壓進(jìn)行比較的第1/第2比較器電路；對(duì)升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器提供輸入電流的第1晶體管；控制第1晶體管的第1控制電路；以及控制升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作的第2控制電路，在二次電池的電壓為第1比較電壓以上時(shí)，使第1晶體管導(dǎo)通，互補(bǔ)地開關(guān)使電感器電流增加/減少的第2/第3晶體管，從而使升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作，在二次電池的電壓不足第2比較電壓時(shí)，使與誤差信號(hào)比較的傾斜波的斜度陡峭，在二次電池的電壓不足第1比較電壓時(shí)，控制第1晶體管以使輸入電流成為規(guī)定值，使第2晶體管截止，使第3晶體管導(dǎo)通。由此，生成用于對(duì)滿充電電壓高于輸入電壓的二次電池進(jìn)行充電的電壓。
【專利說明】充電控制電路以及充電電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及充電控制電路以及充電電路。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，作為便攜式音樂播放器等的具備二次電池的便攜式電子設(shè)備的充電系統(tǒng)，廣泛采用介由USB (Universal Serial Bus)接口來進(jìn)行充電的技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)I中，公開了一種充電電路，使用DC-DC轉(zhuǎn)換器(直流-直流轉(zhuǎn)換器)將從USB電源等的電源提供的電力變換為用于對(duì)鋰離子二次電池等的二次電池進(jìn)行充電的電，來進(jìn)行恒電流充電或恒電壓充電。
[0003]專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)I JP特開2011-62022號(hào)公報(bào)
[0005]但是，在需要更高的電源電壓的數(shù)字照相機(jī)等的電子設(shè)備中，有時(shí)會(huì)具備2節(jié)(cell)鋰離子二次電池(例如滿充電電壓8.4V)。但是，在專利文獻(xiàn)I的充電電路中，由于使用降壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器，因此，不能從約5V的USB電源電壓生成用于對(duì)2節(jié)鋰離子二次電池進(jìn)行充電的電壓(例如約8.4V)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]解決前述的課題的主要的本發(fā)明是一種充電控制電路，是將從輸入電源提供的電力變換為用于對(duì)二次電池進(jìn)行充電的電力并輸出的充電電路的充電控制電路，其特征在于，所述充電控制電路具有:第I比較器電路，其將所述二次電池的電壓和與所述輸入電源的電壓相應(yīng)的第I比較電壓進(jìn)行比較；第2比較器電路，其將所述二次電池的電壓與高于所述第I比較電壓、且比所述輸入電源的電壓高規(guī)定電壓的第2比較電壓進(jìn)行比較；第I晶體管，其與所述輸入電源連接，將輸入電流提供給升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器；第I控制電路，其控制所述第I晶體管；和第2控制電路，其控制所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作，所述第2控制電路包含:誤差放大器，其放大與所述二次電池的電壓相應(yīng)的反饋電壓、和與二次電池的滿充電電壓相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓以及與所述輸入電流相應(yīng)的電流限制電壓之中的較低的一方的電壓之間的誤差，來生成誤差信號(hào)；振蕩電路，其輸出傾斜波；脈沖寬度調(diào)制比較器，其比較所述誤差信號(hào)與所述傾斜波來生成脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；和輸出電路，其基于所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來控制使流過所述電感器的電感器電流增加的第2晶體管和使所述電感器電流減少的第3晶體管，在所述二次電池的電壓為所述第I比較電壓以上的情況下，所述第I控制電路使所述第I晶體管導(dǎo)通，所述輸出電路使所述第2晶體管和所述第3晶體管互補(bǔ)地開關(guān)，來使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作，所述振蕩電路在所述二次電池的電壓不足所述第2比較電壓時(shí)，使所述傾斜波的斜度比在所述二次電池的電壓為所述第2比較電壓以上時(shí)陡峭，在所述二次電池的電壓不足所述第I比較電壓的情況下，所述第I控制電路控制所述第I晶體管，以使得所述輸入電流成為規(guī)定值，所述輸出電路使所述第2晶體管截止，并使所述第3晶體管導(dǎo)通。[0007]另外，解決前述的課題的其它的主要的本發(fā)明是一種充電控制電路，是將從輸入電源提供的電力變換為用于對(duì)二次電池進(jìn)行充電的電力并輸出的充電電路的充電控制電路，其特征在于，所述充電控制電路具有:第I比較器電路，其將所述二次電池的電壓和與所述輸入電源的電壓相應(yīng)的第I比較電壓進(jìn)行比較；第2比較器電路，其將所述二次電池的電壓與高于所述第I比較電壓、且比所述輸入電源的電壓高規(guī)定電壓的第2比較電壓進(jìn)行比較；第I晶體管，其與所述輸入電源連接，將輸入電流提供給升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器；第I控制電路，其控制所述第I晶體管；和第2控制電路，其控制所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作，在所述二次電池的電壓為所述第I比較電壓以上的情況下，所述第I控制電路使所述第I晶體管導(dǎo)通，所述第2控制電路在所述二次電池的電壓為所述第2比較電壓以上時(shí)，互補(bǔ)地開關(guān)使流過所述電感器的電感器電流增加的第2晶體管和使所述電感器電流減少的第3晶體管，來使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作，所述第2控制電路在所述二次電池的電壓不足所述第2比較電壓時(shí)，使所述第3晶體管截止，僅開關(guān)所述第2晶體管，來使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作，在所述二次電池的電壓不足所述第I比較電壓的情況下，所述第I控制電路控制所述第I晶體管以使得所述輸入電流成為規(guī)定值，所述第2控制電路使所述第2晶體管截止，并使所述第3晶體管導(dǎo)通。
[0008]關(guān)于本發(fā)明的其它的特征，通過附圖以及本說明書的記載而明確。
[0009]發(fā)明效果
[0010]根據(jù)本發(fā)明，能生成用于對(duì)滿充電電壓高于輸入電壓的二次電池進(jìn)行充電的電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的充電電路的構(gòu)成的電路框圖。
[0012]圖2是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的開關(guān)控制電路的構(gòu)成的電路框圖。
[0013]圖3是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的充電電路的構(gòu)成的電路框圖。
[0014]圖4是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的開關(guān)控制電路的構(gòu)成的電路框圖。
[0015]圖5是表示在本發(fā)明的第I實(shí)施方式中，升壓模式下VouthVin的情況下的端子23的電壓Vsw、輸出電壓Vout以及輸出電流1ut的一例的圖。
[0016]圖6是表示在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中，升壓模式下Vin ( Vout < Vin+Va的情況下的端子23的電壓Vsw、輸出電壓Vout以及輸出電流1ut的一例的圖。
[0017]圖7是表示開關(guān)控制電路的其它的構(gòu)成例的電路框圖。
[0018]符號(hào)說明
[0019]IaUb充電控制電路
[0020]11、15比較器電路
[0021]12電流檢測(cè)電路
[0022]13電流控制電路
[0023]14a?14c開關(guān)控制電路
[0024]21 ?25 端子
[0025]141 誤差放大器(error amplifier)
[0026]142振蕩電路[0027]143 PWM(脈沖寬度調(diào)制)比較器
[0028]144輸出電路
[0029]BT 二次電池
[0030]C1、C2 電容器
[0031]L 電感器
[0032]Ml?M3晶體管
[0033]R1、R2 電阻
【具體實(shí)施方式】
[0034]通過本說明書以及附圖的記載，至少能明確以下的事項(xiàng)。
[0035]<第I實(shí)施方式>
[0036]===充電電路的構(gòu)成===
[0037]下面，參照?qǐng)D1，說明本發(fā)明的第I實(shí)施方式中的充電電路的構(gòu)成。
[0038]圖1所示的充電電路是將從輸入單元提供的電力(輸入電壓Vin)變換為用于對(duì)二次電池BT進(jìn)行充電的電力(輸出電壓Vout)并輸出的電路，包含充電控制電路la、電容器Cl、C2以及電感器L而構(gòu)成。在此，二次電池BT的滿充電電壓高于輸入電壓Vin，作為一例，設(shè)輸入電源是USB電源，輸入電壓Vin為約5V(4.75V到5.25V)，二次電池BT是2節(jié)鋰離子二次電池，其滿充電電壓為8.4V。
[0039]充電控制電路Ia包含比較器電路11、電流檢測(cè)電路12、電流控制電路13、開關(guān)控制電路14a以及晶體管Ml?M3，構(gòu)成為具備端子21?25的集成電路。另外，在下面，作為一例，對(duì)晶體管 Ml ?M3 都是匪OS (N-channel Metal-Oxide Semiconductor:N 溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管的情況進(jìn)行說明。
[0040]端子21是連接輸入電源的輸入端子，端子24是連接二次電池BT的輸出端子。另夕卜，比較器電路11 (第I比較器電路)的非反相輸入與輸入端子21連接并被施加輸入電壓Vin,反相輸入與輸出端子24連接并被施加輸出電壓Vout。然后,從比較器電路11輸出的比較結(jié)果信號(hào)CPl被輸入到電流控制電路13(第I控制電路)以及開關(guān)控制電路14a(第2控制電路)。
[0041]晶體管Ml (第I晶體管)的漏極與輸入端子21連接并被施加輸入電壓Vin，源極與端子22連接。另外，從電流檢測(cè)電路12對(duì)電流控制電路13輸入檢測(cè)信號(hào)Isn，從電流控制電路13輸出的控制信號(hào)SI被輸入到晶體管Ml的柵極。進(jìn)而，從電流控制電路13對(duì)開關(guān)控制電路14a輸入電流限制信號(hào)LIM。
[0042]電容器C1、C2、電感器L以及晶體管M2、M3構(gòu)成升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器。另外，使晶體管M2以及M3為外部安裝部件。
[0043]輸入側(cè)電容器Cl的一端與電感器L的一端連接，該連接點(diǎn)介由端子22與晶體管Ml的源極連接。另外，電容器Cl的另一端接地，電感器L的另一端與端子23連接。
[0044]晶體管M2(第2晶體管)的漏極與晶體管M3 (第3晶體管)的源極連接，該連接點(diǎn)介由端子23與電感器L的另一端連接。另外，晶體管M2的源極介由端子25接地，晶體管M3的漏極與輸出端子24連接。進(jìn)而，輸出側(cè)電容器C2的一端介由輸出端子24與晶體管M3的漏極連接，另一端接地。并且，對(duì)開關(guān)控制電路14a輸入輸出端子24的電壓(輸出電壓Vout)，將從開關(guān)控制電路14a輸出的控制信號(hào)S2以及S3分別輸入到晶體管M2以及M3的柵極。
[0045]===開關(guān)控制電路的構(gòu)成===
[0046]下面，參照?qǐng)D2來說明本實(shí)施方式中的開關(guān)控制電路。
[0047]圖2所示的開關(guān)控制電路14a包含誤差放大器(error amplifier) 141、振蕩電路142, PWM(Pulse Width Modulation:脈沖寬度調(diào)制)比較器143、輸出電路144以及電阻R1、R2。
[0048]電阻Rl以及R2串聯(lián)連接。另外，對(duì)電阻Rl的一端施加輸出電壓Vout，電阻R2的
一端接地。
[0049]誤差放大器141具備I個(gè)反相輸入以及2個(gè)非反相輸入。另外，對(duì)誤差放大器141的反相輸入施加以電阻Rl以及R2對(duì)輸出電壓Vout分壓而得到的反饋電壓Vfb，對(duì)第I非反相輸入施加基準(zhǔn)電壓Vref，對(duì)第2非反相輸入輸入電流限制信號(hào)LIM。然后，從誤差放大器141輸出誤差信號(hào)ER。
[0050]從振蕩電路142輸出三角波TW。另外，對(duì)PWM比較器143的非反相輸入輸入誤差信號(hào)ER，對(duì)反相輸入輸入三角波TW，從PWM比較器143輸出PWM信號(hào)。并且，對(duì)輸出電路144輸入PWM信號(hào)以及比較結(jié)果信號(hào)CP1，從輸出電路144輸出控制信號(hào)S2以及S3。另外，也可以取代三角波TW，而從振蕩電路142對(duì)PWM比較器143的反相輸入輸入鋸齒波(鋸齒狀波)等其它的傾斜波(斜坡波)。
[0051]===充電電路的動(dòng)作===
[0052]下面，說明本實(shí)施方式中的充電電路的動(dòng)作。
[0053]比較器電路11將二次電池BT的電壓(輸出電壓Vout)與輸入電源的電壓(輸入電壓Vin)進(jìn)行比較，在比較結(jié)果信號(hào)CPl為Vout < Vin的情況下成為高電平。然后，充電控制電路Ia按照比較結(jié)果信號(hào)CPl來切換動(dòng)作模式。
[0054]首先，說明比較結(jié)果信號(hào)CPl為高電平(Vout < Vin)的情況下的動(dòng)作。下面，將這種情況下的動(dòng)作模式稱作恒電流模式。
[0055]若在電壓不足輸入電源的電壓(例如5V)的二次電池BT與輸出端子24連接的狀態(tài)下，將輸入電源與輸入端子21連接，則開始來自輸入電源的電力提供，充電控制電路Ia啟動(dòng)。此時(shí)，由于Vout < Vin,因此，充電控制電路Ia的動(dòng)作模式通過高電平的比較結(jié)果信號(hào)CPl而成為恒電流模式。
[0056]充電控制電路Ia以恒電流模式啟動(dòng)后，首先，電流控制電路13使晶體管Ml截止，開關(guān)控制電路14a的輸出電路141使晶體管M2截止，并且使晶體管M3導(dǎo)通。由此，電容器Cl介由電感器L以及晶體管M3與二次電池BT連接，被充電直到二次電池BT的電壓為止。即，成為端子22的電壓Vinp = Vout。另外，S卩使在二次電池BT完全放電的情況下，雖然不對(duì)電容器Cl進(jìn)行充電,但仍會(huì)成為Vinp = Vout。
[0057]電流控制電路13在對(duì)電容器Cl充電直到二次電池BT的電壓為止而成為Vinp =Vout之后，按照流入晶體管Ml的輸入電流Iin成為規(guī)定值(例如IOOmA程度)的方式來控制晶體管Ml。
[0058]更具體地，電流檢測(cè)電路12使用電流檢測(cè)電阻或電流鏡電路等來輸出與輸入電流Iin相應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)Isn，電流控制電路13基于檢測(cè)信號(hào)Isn來輸出控制信號(hào)SI，以使得輸入電流Iin成為規(guī)定值。然后，從輸出端子24介由電感器L以及晶體管M3輸出被控制為該規(guī)定值的輸入電流I in，對(duì)二次電池BT進(jìn)行恒電流充電。
[0059]如此，在恒電流模式下，在啟動(dòng)時(shí)，首先對(duì)電容器Cl進(jìn)行充電直到成為Vinp =Vout，之后，開始晶體管Ml的恒電流控制，從而開始流過輸入電流Iin，即便如此，晶體管Ml的源極電壓也不會(huì)較大地變動(dòng)。由此，在剛開始流過輸入電流Iin后馬上對(duì)電容器Cl進(jìn)行充電，防止了晶體管Ml的源極電壓急劇變動(dòng)。
[0060]另外，可以設(shè)置檢測(cè)Vinp = Vout的電路，但也可以取而代之，在經(jīng)過足夠?qū)㈦娙萜鰿l從OV充電到輸出電壓Vout (或者恒電流模式下的輸出電壓Vout的最大值即輸入電壓Vin)的規(guī)定時(shí)間后開始晶體管Ml的恒電流控制。
[0061]接下來，說明比較結(jié)果信號(hào)CPl為低電平(Vout≥Vin)的情況下的動(dòng)作。下面，將該情況下的動(dòng)作模式稱作升壓模式。
[0062]若在電壓為輸入電源的電壓(例如5V)以上的二次電池BT與輸出端子24連接的狀態(tài)下將輸入電源與輸入端子21連接，則開始來自輸入電源的電力提供，充電控制電路Ia啟動(dòng)。此時(shí)，由于Vout ≥Vi，因此，充電控制電路Ia的動(dòng)作模式通過低電平的比較結(jié)果信號(hào)CPl而成為升壓模式。
[0063]在以升壓模式啟動(dòng)充電控制電路Ia后，首先，開關(guān)控制電路14a的輸出電路144使晶體管M2以及M3截止，電流控制電路13使晶體管Ml導(dǎo)通。由此，電容器Cl介由晶體管Ml與輸入電源連接，通過流過晶體管Ml的輸入電流I in而被充電到輸入電壓Vin為止。即，成為端子22的電壓Vinp = Vin的情況。
[0064]開關(guān)控制電路14a在對(duì)電容器Cl充電到輸入電壓Vin為止從而成為Vinp = Vin后，使晶體管M2以及晶體管M3互補(bǔ)地進(jìn)行開關(guān)，從而使升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器開始升壓動(dòng)作。
[0065]更具體地，誤差放大器141對(duì)反饋電壓Vfb、與基準(zhǔn)電壓Vref以及電流限制信號(hào)LIM的電壓(電流限制電壓)中較低的一方的電壓的誤差進(jìn)行放大，從而生成誤差信號(hào)ER，PWM比較器143對(duì)誤差信號(hào)ER和三角波TW進(jìn)行比較，從而生成PWM信號(hào)。然后，輸出電路144基于PWM信號(hào)來輸出控制信號(hào)S2以及S3，在第I期間使晶體管M2導(dǎo)通，并使晶體管M3截止，在第2期間使晶體管M2截止，并使晶體管M3導(dǎo)通。
[0066]由此，電感器L在第I期間介由晶體管M2與大地連接，電感器電流IL增加，積蓄能量。另外，電感器L在第2期間介由電感器M3與輸出端子24連接，電感器電流IL減少，釋放在第I期間所積蓄的能量。然后，介由晶體管Ml向電感器L提供輸入電流Iin，并交替反復(fù)第I期間和第2期間，由此來控制升壓動(dòng)作。
[0067]如此，在升壓模式下，在啟動(dòng)時(shí)，首先對(duì)電容器Cl進(jìn)行充電直到成為Vinp = Vin,之后，通過升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作生成高于輸入電壓Vin的輸出電壓Vout并將其從輸出端子24輸出。
[0068]另外，對(duì)誤差放大器141的第I非反相輸入施加與二次電池BT的滿充電電壓(例如8.4V)相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓Vref，對(duì)第2非反相輸入輸入與檢測(cè)信號(hào)Isn (輸入電流Iin)相應(yīng)的電流限制信號(hào)LM。因此，升壓模式下的二次電池BT的充電直到輸出電壓Vout達(dá)到滿充電電壓(反饋電壓Vfb達(dá)到基準(zhǔn)電壓Vref)為止，基于電流限制信號(hào)LIM而成為恒電流充電，在輸出電壓Vout達(dá)到滿充電電壓時(shí)，基于基準(zhǔn)電壓Vref而成為恒電壓充電。[0069]另外，可以設(shè)置對(duì)Vinp = Vin進(jìn)行檢測(cè)的電路，但也可以取而代之，在經(jīng)過足夠?qū)㈦娙萜鰿l從OV充電到輸入電壓Vin的規(guī)定時(shí)間后開始升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作。
[0070]如此，本實(shí)施方式的充電電路對(duì)二次電池BT的電壓(輸出電壓Vout)與輸入電源的電壓(輸入電壓Vin)進(jìn)行比較，在Vout < Vin的情況下，一邊將輸入電流I in控制在規(guī)定值一邊將其輸出，對(duì)二次電池BT進(jìn)行恒電流充電。另外，在Vout ^ Vin的情況下，使輸入電壓Vin升壓來生成輸出電壓Vout，直到輸出電壓Vout達(dá)到滿充電電壓為止，都對(duì)二次電池BT進(jìn)行恒電流充電，在輸出電壓Vout達(dá)到滿充電電壓時(shí)，對(duì)二次電池BT進(jìn)行恒電壓充電。
[0071]另外，輸入電源為USB電源的情況下的輸入電壓Vin能在4.75?5.25的范圍內(nèi)變動(dòng)。另外，在輸出電壓Vout還被提供給二次電池BT以外的負(fù)載的情況下，輸出電壓Vout易于因該負(fù)載的狀態(tài)而發(fā)生變動(dòng)。為此，考慮這些電壓變動(dòng)，進(jìn)而考慮比較的精度等，比較器電路11也可以不將輸出電壓Vout與輸入電壓Vin直接比較，而是與和輸入電壓Vin相應(yīng)的I個(gè)以上的比較電壓(第I比較電壓)比較。例如，也可以在輸出電壓Vout為比輸入電壓Vin略低的比較電壓以上的情況下成為升壓模式。
[0072]〈第2實(shí)施方式>
[0073]===充電電路以及開關(guān)控制電路的構(gòu)成===
[0074]下面，參照?qǐng)D3以及圖4來說明本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的充電電路以及開關(guān)控制電路的構(gòu)成。·
[0075]圖3所示的充電電路相對(duì)于第I實(shí)施方式的充電電路，取代充電控制電路la，包含充電控制電路Ib而構(gòu)成。另外，充電控制電路Ib相對(duì)于充電控制電路la，取代開關(guān)控制電路14a而包含開關(guān)控制電路14b，進(jìn)而還包含比較器電路15而構(gòu)成。
[0076]對(duì)比較器電路15(第2比較器電路)的非反相輸入施加比輸入電壓Vin高規(guī)定電壓Va的電壓Vin+Va(第2比較電壓)，反相輸入與輸出端子24連接并被施加輸出電壓Vout0并且，如圖4所示，從比較器電路15輸出的比較結(jié)果信號(hào)CP2被輸入到開關(guān)控制電路14b的振蕩電路142。另外，在比較器電路11將輸出電壓Vout與和輸入電壓Vin相應(yīng)的第I比較電壓比較的情況下，第2比較電壓成為高于第I比較電壓、且比輸入電壓Vin高規(guī)定電壓Va的電壓。
[0077]===充電電路的動(dòng)作===
[0078]以下，適當(dāng)參照?qǐng)D5以及圖6來說明本實(shí)施方式中的充電電路的動(dòng)作。另外，在本實(shí)施方式中，恒電流模式下的充電電路的動(dòng)作與第I實(shí)施方式的充電電路相同。
[0079]如前述那樣，在第I實(shí)施方式的充電電路中，按照二次電池BT的電壓(輸出電壓Vout)與輸入電源的電壓(輸入電壓Vin)的比較結(jié)果來切換充電控制電路Ia的動(dòng)作模式。因此，在恒電流模式下對(duì)二次電池BT進(jìn)行恒電流充電，在輸出電壓Vout達(dá)到輸入電壓Vin時(shí)，切換為升壓模式。
[0080]但是,在剛從恒電流模式切換為升壓模式后,立刻成為Vout N Vin，因此PWM信號(hào)的占空比寬度變窄。由此，例如如圖5所示，基于PWM信號(hào)的晶體管M2以及M3的開關(guān)間歇地停止，容易產(chǎn)生阻塞(blocking)振蕩。并且，為了使該阻塞振蕩收斂，需要對(duì)二次電池BT進(jìn)一步充電，從而需要不再是Vout N Vin，因此該狀態(tài)會(huì)暫時(shí)持續(xù)。
[0081]為此，在本實(shí)施方式中，在從恒電流模式移轉(zhuǎn)到升壓模式來開始升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作時(shí)，在Vouth Vin的情況下，使從振蕩電路142輸出的三角波TW的斜度變得陡峭。更具體地，在比較結(jié)果信號(hào)CPl為低電平、且比較結(jié)果信號(hào)CP2為高電平的情況下，即，在Vin ( Vout < Vin+Va的情況下，使振蕩電路142中的電容器的充電電流增加，使三角波TW的斜度變得陡峭。由此，例如如圖6所示，PWM比較器143能生成更窄的占空比寬度的PWM信號(hào)，因此能抑制阻塞振蕩。
[0082]另外，在以升壓模式啟動(dòng)而成為Vinp = Vin后開始升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作時(shí)，即使在Voiith Vin的情況下，也同樣地使三角波TW的斜度變得陡峭。
[0083]===開關(guān)控制電路的其它的構(gòu)成例===
[0084]在上述第2實(shí)施方式中，在升壓模式下,在Vin ( Vout < Vin+Va的期間，通過使從振蕩電路142輸出的三角波TW的斜度變得陡峭來抑制阻塞振蕩，但并不限定于此。例如如圖7所示的開關(guān)控制電路14c那樣，通過將比較結(jié)果信號(hào)CP2輸入到輸出電路144，將晶體管M3固定于截止，由此也能抑制阻塞振蕩。更具體地，在升壓模式下，在Vin ( Vout
<Vin+Va的期間，將控制信號(hào)S3固定于低電平來使晶體管M3持續(xù)截止。
[0085]因此，升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器使用進(jìn)行開關(guān)控制的晶體管M2和被固定于截止的晶體管M3的體二極管來進(jìn)行二極管整流方式的升壓動(dòng)作。由此，晶體管M2截止的期間的端子23的電壓Vsw比輸出電壓Vout高出體二極管的正向電壓降(例如0.7V程度)，由于看上去不再是Vout N Vin，因此能抑制阻塞振蕩。
[0086]另外，在 升壓模式下啟動(dòng)而成為Vinp = Vin后開始升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作時(shí)，即使在Vout^ Vin的情況下，也同樣將晶體管M3固定為截止。
[0087]另外，也可以組合使用使三角波TW的斜度變得陡峭的阻塞振蕩的抑制方法(下面稱作方法I)、和將晶體管M3固定為截止的阻塞振蕩的抑制方法(下面稱作方法2)。在此，USB2.0標(biāo)準(zhǔn)的供電能力最大為500mA，USB3.0標(biāo)準(zhǔn)的供電能力最大為900mA。為此，例如在輸入電流Iin大于500mA的情況下，按照不在晶體管M3的體二極管中流過大電流的方式使用方法I。并且，在輸入電流Iin為500mA以下的情況下，也可以取代方法I或在方法I追加地使用方法2。
[0088]如前述那樣，在充電控制電路Ib中，將二次電池BT的電壓(輸出電壓Vout)與輸入電源的電壓(輸入電壓Vin)進(jìn)行比較，在Vout < Vin(恒電流模式)的情況下，一邊將流過晶體管Ml的輸入電流Iin控制在規(guī)定值一邊將其輸出，在Vout ^ Vin (升壓模式)的情況下，介由晶體管Ml將輸入電流Iin提供給升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器L，并互補(bǔ)地開關(guān)晶體管M2和晶體管M3，對(duì)輸入電壓Vin進(jìn)行升壓來生成并輸出電壓Vout，由此能生成用于對(duì)滿充電電壓高于輸入電壓Vin的二次電池BT進(jìn)行充電的輸出電壓Vout。進(jìn)而，將輸出電壓Vout與比輸入電壓Vin高規(guī)定電壓Va的電壓Vin+Va進(jìn)行比較，在Vin ( Vout
<Vin+Va的情況下，在通過使在PWM比較器143中與誤差信號(hào)ER比較的三角波TW的斜度陡峭來從恒電流模式剛移轉(zhuǎn)到升壓模式后、立刻成為Vout N Vin的情況下，能生成更窄的占空比寬度的PWM信號(hào)，能抑制阻塞振蕩。
[0089]另外，在Vin ( Vout < Vin+Va的情況下，通過將晶體管M3固定在截止來兼用二極管整流方式的升壓動(dòng)作，從而能更可靠地抑制阻塞振蕩。進(jìn)而，為了不在晶體管M3的體二極管中流過大的電流，也可以按照輸入電流Iin的大小來兼用二極管整流方式的升壓動(dòng)作。[0090]另外，如前述那樣，在圖3所示的充電電路中，在恒電流模式(Vout < Vin)下，一邊將流過晶體管Ml的輸入電流Iin控制在規(guī)定值一邊將其輸出從而對(duì)二次電池BT進(jìn)行恒電流充電，在升壓模式(Vout≥Vin)下，介由晶體管Ml將輸入電流I in提供給升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器L，并互補(bǔ)地開關(guān)晶體管M2和晶體管M3，對(duì)輸入電壓Vin進(jìn)行升壓來生成輸出電壓Vout從而對(duì)二次電池BT進(jìn)行充電，由此能對(duì)滿充電電壓高于輸入電壓Vin的二次電池BT進(jìn)行充電。進(jìn)而，在Vin ( Vout < Vin+Va的情況下，在通過使與誤差信號(hào)ER比較的三角波TW的斜度陡峭來生成更窄的占空比寬度的PWM信號(hào)從而從恒電流模式剛移轉(zhuǎn)到升壓模式后、立刻成為Vout N Viii等情況下，能抑制阻塞振蕩。
[0091 ] 另外，如前述那樣，在充電控制電路Ib中，取代開關(guān)控制電路14b而使用開關(guān)控制電路14c，在Vin ( Vout < Vin+Va的情況下，將晶體管M3固定于截止，僅對(duì)晶體管M2進(jìn)行開關(guān)，在由此從恒電流模式剛移轉(zhuǎn)到升壓模式后立刻成為Vouth Vin等情況下，使升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行二極管整流方式的升壓動(dòng)作，能抑制阻塞振蕩。
[0092]另外，如前述那樣，在圖3所示的充電電路中，取代開關(guān)控制電路14b而使用開關(guān)控制電路14c，在Vin ( Vout < Vin+Va的情況下，將晶體管M3固定于截止，僅對(duì)二極管M2進(jìn)行開關(guān)，來使升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行二極管整流方式的升壓動(dòng)作，在由此從恒電流模式剛移轉(zhuǎn)到升壓模式后立刻成為Vout N Vin的情況下，能抑制阻塞振蕩。
[0093]另外，上述實(shí)施方式是為了容易理解本發(fā)明的方式，并不用于對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定并解釋。本發(fā)明能不脫離主旨地變更、 改良，并且，在本發(fā)明中包含其等價(jià)物。
【權(quán)利要求】
1.一種充電控制電路，是將從輸入電源提供的電力變換為用于對(duì)二次電池進(jìn)行充電的電力并輸出的充電電路的充電控制電路，其特征在于， 所述充電控制電路具有: 第I比較器電路，其將所述二次電池的電壓和與所述輸入電源的電壓相應(yīng)的第I比較電壓進(jìn)行比較； 第2比較器電路，其將所述二次電池的電壓與高于所述第I比較電壓、且比所述輸入電源的電壓高規(guī)定電壓的第2比較電壓進(jìn)行比較； 第I晶體管，其與所述輸入電源連接，將輸入電流提供給升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器； 第I控制電路，其控制所述第I晶體管；和 第2控制電路，其控制所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作， 所述第2控制電路包含: 誤差放大器，其放大與所述二次電池的電壓相應(yīng)的反饋電壓、和與二次電池的滿充電電壓相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓以及與所述輸入電流相應(yīng)的電流限制電壓之中的較低的一方的電壓之間的誤差，來生成誤差信號(hào)； 振蕩電路，其輸出傾斜波； 脈沖寬度調(diào)制比較器，其比較所述誤差信號(hào)與所述傾斜波來生成脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；和 輸出電路，其基于所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來控制使流過所述電感器的電感器電流增加的第2晶體管和使所述電感器電流減少的第3晶體管， 在所述二次電池的電壓為所述第I比較電壓以上的情況下， 所述第I控制電路使所述第I晶體管導(dǎo)通， 所述輸出電路使所述第2晶體管和所述第3晶體管互補(bǔ)地開關(guān)，來使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作， 在所述二次電池的電壓不足所述第2比較電壓時(shí)，所述振蕩電路使所述傾斜波的斜度比在所述二次電池的電壓為所述第2比較電壓以上時(shí)陡峭， 在所述二次電池的電壓不足所述第I比較電壓的情況下， 所述第I控制電路控制所述第I晶體管，以使得所述輸入電流成為規(guī)定值， 所述輸出電路使所述第2晶體管截止，并使所述第3晶體管導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充電控制電路，其特征在于， 在所述二次電池的電壓為所述第I比較電壓以上且不足所述第2比較電壓的情況下，所述輸出電路使所述第3晶體管截止，僅開關(guān)所述第2晶體管，從而使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作。
3.一種充電電路，將從輸入電源提供的電力變換為用于對(duì)二次電池進(jìn)行充電的電力并輸出，其特征在于， 所述充電電路具有: 升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器； 第I比較器電路，其將所述二次電池的電壓和與所述輸入電源的電壓相應(yīng)的第I比較電壓進(jìn)行比較；第2比較器電路，其將所述二次電池的電壓與高于所述第I比較電壓、且比所述輸入電源的電壓高規(guī)定電壓的第2比較電壓進(jìn)行比較； 第I晶體管，其與所述輸入電源連接，將輸入電流提供給所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器； 第I控制電路，其控制所述第I晶體管；和 第2控制電路，其控制所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作， 所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器包含: 所述電感器； 第2晶體管，其使流過所述電感器的電感器電流增加； 第3晶體管，其使所述電感器電流減少； 輸入側(cè)電容器，其與所述電感器連接；和 輸出側(cè)電容器，其與所述第3晶體管連接， 所述第2控制電路包含: 誤差放大器，其放大與所述二次電池的電壓相應(yīng)的反饋電壓、和與二次電池的滿充電電壓相應(yīng)的基準(zhǔn)電壓以及與所述輸入電流相應(yīng)的電流限制電壓之中的較低的一方的電壓之間的誤差，來生成誤差信號(hào)； 振蕩電路，其輸出傾斜波； 脈沖寬度調(diào)制比較器，其比較所述誤差信號(hào)與所述傾斜波來生成脈沖寬度調(diào)制信號(hào)；.和 輸出電路，其基于所述脈沖寬度調(diào)制信號(hào)來控制所述第2晶體管和所述第3晶體管， 在所述二次電池的電壓為所述第I比較電壓以上的情況下， 所述第I控制電路使所述第I晶體管導(dǎo)通， 所述輸出電路使所述第2晶體管和所述第3晶體管互補(bǔ)地開關(guān)，來使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作， 在所述二次電池的電壓不足所述第2比較電壓時(shí)，所述振蕩電路使所述傾斜波的斜度比在所述二次電池的電壓為所述第2比較電壓以上時(shí)陡峭， 在所述二次電池的電壓不足所述第I比較電壓的情況下， 所述第I控制電路控制所述第I晶體管，以使得所述輸入電流成為規(guī)定值， 所述輸出電路使所述第2晶體管截止，并使所述第3晶體管導(dǎo)通。
4.一種充電控制電路，是將從輸入電源提供的電力變換為用于對(duì)二次電池進(jìn)行充電的電力并輸出的充電電路的充電控制電路，其特征在于， 所述充電控制電路具有: 第I比較器電路，其將所述二次電池的電壓和與所述輸入電源的電壓相應(yīng)的第I比較電壓進(jìn)行比較； 第2比較器電路，其將所述二次電池的電壓與高于所述第I比較電壓、且比所述輸入電源的電壓高規(guī)定電壓的第2比較電壓進(jìn)行比較； 第I晶體管，其與所述輸入電源連接，將輸入電流提供給升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器； 第I控制電路，其控制所述第I晶體管；和第2控制電路，其控制所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作， 在所述二次電池的電壓為所述第I比較電壓以上的情況下， 所述第I控制電路使所述第I晶體管導(dǎo)通， 在所述二次電池的電壓為所述第2比較電壓以上時(shí)，所述第2控制電路互補(bǔ)地開關(guān)使流過所述電感器的電感器電流增加的第2晶體管和使所述電感器電流減少的第3晶體管，來使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作， 在所述二次電池的電壓不足所述第2比較電壓時(shí)，所述第2控制電路使所述第3晶體管截止，僅開關(guān)所述第2晶體管，來使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作， 在所述二次電池的電壓不足所述第I比較電壓的情況下， 所述第I控制電路控制所述第I晶體管以使得所述輸入電流成為規(guī)定值， 所述第2控制電路使所述第2晶體管截止，并使所述第3晶體管導(dǎo)通。
5.一種充電電路，將從輸入電源提供的電力變換為用于對(duì)二次電池進(jìn)行充電的電力并輸出，其特征在于， 所述充電電路具有: 升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器； 第I比較器電路，其將所 述二次電池的電壓和與所述輸入電源的電壓相應(yīng)的第I比較電壓進(jìn)行比較； 第2比較器電路，其將所述二次電池的電壓與高于所述第I比較電壓、且比所述輸入電源的電壓高規(guī)定電壓的第2比較電壓進(jìn)行比較； 第I晶體管，其與所述輸入電源連接，將輸入電流提供給所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的電感器； 第I控制電路，其控制所述第I晶體管；和 第2控制電路，其控制所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器的升壓動(dòng)作， 所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器包含: 所述電感器； 第2晶體管，其使流過所述電感器的電感器電流增加； 第3晶體管，其使所述電感器電流減少； 輸入側(cè)電容器，其與所述電感器連接；和 輸出側(cè)電容器，其與所述第3晶體管連接， 在所述二次電池的電壓為所述第I比較電壓以上的情況下， 所述第I控制電路使所述第I晶體管導(dǎo)通， 在所述二次電池的電壓為所述第2比較電壓以上時(shí)，所述第2控制電路互補(bǔ)地開關(guān)所述第2晶體管和所述第3晶體管，來使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作， 在所述二次電池的電壓不足所述第2比較電壓時(shí)，所述第2控制電路使所述第3晶體管截止，僅開關(guān)所述第2晶體管，來使所述升壓型DC-DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)行升壓動(dòng)作， 在所述二次電池的電壓不足所述第I比較電壓的情況下， 所述第I控制電路控制所述第I晶體管以使得所述輸入電流成為規(guī)定值， 所述第2控制電路使所述第2晶體管截止，并使所述第3晶體管導(dǎo)通。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103427451SQ201310142715
【公開日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月24日
【發(fā)明者】雨宮圭司, 林安昭 申請(qǐng)人:半導(dǎo)體元件工業(yè)有限責(zé)任公司