實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其中包括恒流恒壓控制模塊、輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊、輸出采樣反饋模塊、外置信號(hào)放大模塊、外擴(kuò)使能判斷模塊、充電飽和判斷模塊和延時(shí)模塊，所述的外置信號(hào)放大模塊連接于所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊與待充電電池之間，所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的第一輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端相連接，所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的第二輸入端與所述的充電飽和判斷模塊的輸出端相連接。采用該種結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，可以在實(shí)現(xiàn)恒流恒壓充電的基礎(chǔ)上同時(shí)實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能，電路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使用方便安全，可以為更大容量的電池進(jìn)行恒流恒壓充電，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【專利說(shuō)明】實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及充電領(lǐng)域，尤其涉及恒流恒壓充電領(lǐng)域，具體是指一種實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，對(duì)鋰電池充電一般都采用恒流恒壓的方式，實(shí)現(xiàn)方法是對(duì)輸出到電池的信息采樣并反饋給控制電路以實(shí)現(xiàn)恒流恒壓的充電過(guò)程。該實(shí)現(xiàn)方案一般將輸出功率管集成在內(nèi)部，以便于采集充電信息；在對(duì)電池充電過(guò)程中，電路自身承受一定的功耗，由于電路封裝體散熱的限制，其所能提供的輸出電流有限；當(dāng)前在手機(jī)及其他一些智能設(shè)別、移動(dòng)電源等應(yīng)用中，使用電池的容量越來(lái)越大，相應(yīng)的對(duì)充電電流能力也提高，為了滿足這種需求，有些設(shè)計(jì)在原有充電方案上通過(guò)外擴(kuò)來(lái)提高充電電流的能力。
[0003]如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的充電電路結(jié)構(gòu)。充電飽和控制模塊判斷是否充滿并輸出終止充電信號(hào)或啟動(dòng)充電信號(hào)。充電控制模塊、輸出驅(qū)動(dòng)及信號(hào)采集模塊、并結(jié)合反饋信號(hào)實(shí)現(xiàn)可控的充電過(guò)程，這是一個(gè)鋰電池充電控制的基本結(jié)構(gòu)。而在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的外擴(kuò)充電就是通過(guò)圖中所示的外置PNP管，利用電路的內(nèi)置開(kāi)關(guān)SW對(duì)外置PNP管的基極下拉一個(gè)電流，該電流經(jīng)外置PNP管放大并輸送到充電電池。因?yàn)榱鬟^(guò)開(kāi)關(guān)SW電流不可控，因此必須外接一個(gè)限流電阻Rpb，防止外置PNP管產(chǎn)生過(guò)大的充電電流而損壞。
[0004]對(duì)于充電飽和的判斷，一般是采用在恒壓充階段，充電電流降至恒流充時(shí)某個(gè)比例，顯然在上述方案中，無(wú)法實(shí)現(xiàn)這種判斷方式，因?yàn)槌潆姇r(shí)外置PNP管的電流始終存在而且不能改變也無(wú)法采集電流信息。為了解決該問(wèn)題，一般以周期性檢測(cè)的方式來(lái)判斷電池電壓是否達(dá)到停充值，即在內(nèi)部增加時(shí)鐘，在時(shí)鐘的控制下，先停止充電，然后判斷電池電壓是否飽和，如果未飽和則再充電，周而復(fù)始，直至飽和。在這種方式下，實(shí)際恒流恒壓已經(jīng)沒(méi)有意義了。如前所述，該應(yīng)用針對(duì)大充電電流設(shè)計(jì)，充電時(shí)電池都會(huì)體現(xiàn)出一定的內(nèi)阻，電池不同內(nèi)阻不同，若電池電阻偏大，則在這種充電方式下電池電壓可能上升到很危險(xiǎn)的程度，從而引發(fā)事故。
[0005]例:電池電壓4.0V，飽和為4.2V，充電電流2A，電池內(nèi)阻0.2歐姆。
[0006]那么充電時(shí)，電池兩端的電壓將達(dá)到:4 + 2X0.2 = 4.4V，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)的4.2V標(biāo)稱電壓。
[0007]因此現(xiàn)有外擴(kuò)式的充電方式無(wú)法真正實(shí)現(xiàn)恒流恒壓的充電過(guò)程，并且存在隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠在恒流恒壓充電的基礎(chǔ)上的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、使用安全方便、具有更廣泛應(yīng)用范圍的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)具有如下構(gòu)成:
[0010]該實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其主要特點(diǎn)是，所述的充電電路結(jié)構(gòu)包括:
[0011]恒流恒壓控制模塊；
[0012]輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊，該輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸入端與所述的恒流恒壓控制模塊的輸出端相連接；
[0013]輸出采樣反饋模塊，該輸出采樣反饋模塊的輸入端與所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端相連接，該輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端與所述的恒流恒壓控制模塊的第一輸入端相連接，該輸出采樣反饋模塊的采樣電壓反饋輸出端與所述的恒流恒壓控制模塊的第二輸入端相連接，該輸出采樣反饋模塊的總輸出端與待充電電池相連接；
[0014]外置信號(hào)放大模塊，連接于所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊與待充電電池之間；
[0015]延時(shí)模塊，該延時(shí)模塊的輸出端與所述的恒流恒壓控制模塊的第三輸入端相連接;
[0016]充電飽和判斷模塊，該充電飽和判斷模塊的輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端相連接，該充電飽和判斷模塊的輸出端與所述的延時(shí)模塊相連接；
[0017]外擴(kuò)使能判斷模塊，該外擴(kuò)使能判斷模塊的第一輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端相連接，該外擴(kuò)使能判斷模塊的第二輸入端與所述的充電飽和判斷模塊的輸出端相連接，該外擴(kuò)使能判斷模塊的輸出端與所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸入端相連接。
[0018]較佳地，所述的外置信號(hào)放大模塊包括一外置PNP管和一限流電阻，所述的限流電阻連接于所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端和所述的外置PNP管的基極之間，所述的外置PNP管的集電極與所述的待充電電池相連接。
[0019]較佳地，所述的充電飽和判斷模塊包括至少一個(gè)比較器，所述的充電飽和判斷模塊的比較器的反相輸入端與第一參考電源相連接，所述的充電飽和判斷模塊的比較器的正相輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端相連接，所述的充電飽和判斷模塊的比較器的輸出端分別與所述的延時(shí)模塊的輸入端、所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的第二輸入端相連接。
[0020]較佳地，所述的外擴(kuò)使能判斷模塊包括一比較器和一 RS觸發(fā)器，所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的比較器的正相輸入端與第二參考電源相連接，所述的RS觸發(fā)器的S端與所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的比較器的輸出端相連接，所述的RS觸發(fā)器的R端與所述的充電飽和判斷模塊的輸出端相連接，所述的RS觸發(fā)器的Q端與所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸入端相連接。
[0021]較佳地，所述的恒流恒壓控制模塊包括一充電運(yùn)算放大器，所述的充電運(yùn)算放大器的反相輸入端與第三參考電源相連接，所述的充電運(yùn)算放大器的第一正相輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端相連接，所述的充電運(yùn)算放大器的第二正相輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電壓反饋輸出端相連接，所述的充電運(yùn)算放大器的第三輸入端與所述的延時(shí)模塊的輸出端相連接。
[0022]較佳地，所述的輸出采樣反饋模塊包括第一 PMOS管、第二 PMOS管、第四PMOS管、跟隨運(yùn)算放大器、采樣電阻、第一反饋電阻和第二反饋電阻，所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)所述的第二 PMOS管、第一 PMOS管與所述的待充電電池相連接，所述的第二 PMOS管與第四PMOS管相連接，所述的采樣電阻與所述的第四PMOS管相連接的一端作為所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端，該采樣電阻的另一端與所述的待充電電池相連接，所述的跟隨運(yùn)算放大器的輸出端與所述的第四PMOS管相連接，所述的跟隨運(yùn)算放大器的反相輸入端與第二 PMOS管相連接，所述的跟隨運(yùn)算放大器的正相輸入端與第一 PMOS管相連接，所述的第一反饋電阻一端分別與所述的第一 PMOS管和待充電電池相連接，該第一反饋電阻的另一端與所述的第二反饋電阻相連接，所述的第二反饋電阻一端分別與所述的第一反饋電阻、所述的恒流恒壓控制模塊的第二輸入端相連接，該第二反饋電阻的另一端與所述的待充電電池相連接。
[0023]更佳地，所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管和第五PMOS管，所述的第一 NMOS管和第二 NMOS管均與第五PMOS管相連接，所述的第五PMOS管與所述的第四PMOS管共柵極連接，所述的第三PMOS管與第二 PMOS管共柵極連接，所述的第三PMOS管的柵極與所述的恒流恒壓控制模塊的輸出端相連接，所述的第三NMOS管與所述的第二 NMOS管相連接，所述的第三NMOS管的柵極與所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的輸出端相連接，所述的第三NMOS管與所述的外置信號(hào)放大模塊的輸入端相連接。
[0024]較佳地，所述的延時(shí)模塊包括一恒流源、第六PMOS管、第四NMOS管、一電容和一反相器，所述的第六PMOS管和第四NMOS管的柵極均連接于所述的充電飽和判斷模塊的輸出端，所述的第六PMOS管與恒流源相連接，所述的第四NMOS管通過(guò)所述的電容、反相器與所述的恒流恒壓控制模塊的第三輸入端相連接。
[0025]采用了該發(fā)明中的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，具有如下有益效果:
[0026]1、提供了一種具有外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，在實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)充電功能的基礎(chǔ)上也實(shí)現(xiàn)了恒流恒壓控制，通過(guò)二次檢測(cè)技術(shù)使其飽和檢測(cè)值不受外擴(kuò)通道影響。
[0027]2、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，適用于各種可循環(huán)使用的電池的恒流恒壓充電，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的充電電路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)的組成模塊框圖。
[0030]圖3為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖4為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0033]如圖2所示為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)。
[0034]恒流恒壓控制模塊4 ；
[0035]輸出米樣驅(qū)動(dòng)模塊5,該輸出米樣驅(qū)動(dòng)模塊5的第一輸入端與所述的恒流恒壓控制模塊4的輸出端相連接；
[0036]輸出采樣反饋模塊6，該輸出采樣反饋模塊的輸入端6與所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5的輸出端相連接，該輸出采樣反饋模塊6的采樣電流反饋輸出端與所述的恒流恒壓控制模塊4的第一輸入端相連接，該輸出采樣反饋模塊6的采樣電壓反饋輸出端與所述的恒流恒壓控制模塊4的第二輸入端相連接，該輸出采樣反饋模塊6的總輸出端與待充電電池7相連接；
[0037]外置信號(hào)放大模塊8，連接于所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5與待充電電池7之間；
[0038]延時(shí)模塊3，該延時(shí)模塊3的輸出端與所述的恒流恒壓控制模塊4的第三輸入端相連接；
[0039]充電飽和判斷模塊2，該充電飽和判斷模塊2的輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊6的采樣電流反饋輸出端相連接，該充電飽和判斷模塊2的輸出端與所述的延時(shí)模塊3相連接；
[0040]外擴(kuò)使能判斷模塊，該外擴(kuò)使能判斷模塊I的第一輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊6的采樣電流反饋輸出端相連接，該外擴(kuò)使能判斷模塊I的第二輸入端與所述的充電飽和判斷模塊2的輸出端相連接，該外擴(kuò)使能判斷模塊I的輸出端與所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5的第二輸入端相連接。
[0041]如圖3所示為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]所述的外置信號(hào)放大模塊8包括一外置PNP管和一限流電阻，所述的限流電阻連接于所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5的輸出端和所述的外置PNP管的基極之間，所述的外置PNP管的集電極與所述的待充電電池7相連接。
[0043]如圖4所示為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0044]I是外擴(kuò)使能判斷模塊，內(nèi)部包含一個(gè)比較器和RS觸發(fā)器。
[0045]所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的比較器的正相輸入端與第二參考電源相連接，所述的RS觸發(fā)器的S端與所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的比較器的輸出端相連接，所述的RS觸發(fā)器的R端與所述的充電飽和判斷模塊2的輸出端相連接，所述的RS觸發(fā)器的Q端與所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5的第二輸入端相連接。
[0046]2是充電飽和判斷模塊，內(nèi)部至少包含一個(gè)比較器。
[0047]在本實(shí)施例中，所述的充電飽和判斷模塊2包括一個(gè)比較器。所述的充電飽和判斷模塊的比較器的反相輸入端與第一參考電源相連接，所述的充電飽和判斷模塊的比較器的正相輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊6的采樣電流反饋輸出端相連接，所述的充電飽和判斷模塊的比較器的輸出端分別與所述的延時(shí)模塊3的輸入端、所述的外擴(kuò)使能判斷模塊I的第二輸入端相連接。
[0048]3是延時(shí)電路，對(duì)信號(hào)有延時(shí)作用，包括一個(gè)恒流源、PM0S、NM0S、電容及反相器。
[0049]在本實(shí)施例中，所述的延時(shí)模塊包括一個(gè)恒流源、第六PMOS管、第四NMOS管、一個(gè)電容和一個(gè)反相器，所述的第六PMOS管和第四NMOS管的柵極均連接于所述的充電飽和判斷模塊2的輸出端，所述的第六PMOS管與恒流源相連接，所述的第四NMOS管通過(guò)所述的電容、反相器與所述的恒流恒壓控制模塊4的第三輸入端相連接。
[0050]當(dāng)輸入信號(hào)有低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，其延時(shí)可以忽略。
[0051]當(dāng)輸入信號(hào)有高電平變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，其產(chǎn)生的延時(shí)時(shí)間可按照如下公式估算:
[0052]Tdly = (CdlyXVth) /Idly ；
[0053]其中，Vth為所述的反相器的閾值電壓，Cdly為所述的電容的電容量，Idly為流過(guò)所述的延時(shí)器的電流值。
[0054]4是恒流恒壓控制模塊，檢測(cè)輸出采樣反饋模塊6的輸出電流及輸出電壓使之按照恒流恒壓的過(guò)程充電。
[0055]所述的恒流恒壓控制模塊4包括一個(gè)充電運(yùn)算放大器，所述的充電運(yùn)算放大器的反相輸入端與第三參考電源相連接，所述的充電運(yùn)算放大器的第一正相輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊6的采樣電流反饋輸出端相連接，所述的充電運(yùn)算放大器的第二正相輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊6的采樣電壓反饋輸出端相連接，所述的充電運(yùn)算放大器的第三輸入端與所述的延時(shí)模塊3的輸出端相連接。
[0056]6是輸出采樣反饋模塊，輸出充電電流并將采樣的電流信號(hào)和采樣的電壓信號(hào)反饋給恒流恒壓控制電路。
[0057]所述的輸出采樣反饋模塊6包括第一 PMOS管、第二 PMOS管、第四PMOS管、跟隨運(yùn)算放大器、采樣電阻、第一反饋電阻和第二反饋電阻，所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5通過(guò)所述的第二 PMOS管、第一 PMOS管與所述的待充電電池7相連接，所述的第二 PMOS管與第四PMOS管相連接，所述的采樣電阻與所述的第四PMOS管相連接的一端作為所述的輸出采樣反饋模塊6的采樣電流反饋輸出端，該采樣電阻的另一端與所述的待充電電池7相連接，所述的跟隨運(yùn)算放大器的輸出端與所述的第四PMOS管相連接，所述的跟隨運(yùn)算放大器的反相輸入端與第二 PMOS管相連接，所述的跟隨運(yùn)算放大器的正相輸入端與第一 PMOS管相連接，所述的第一反饋電阻一端分別與所述的第一 PMOS管和待充電電池7相連接，該第一反饋電阻的另一端與所述的第二反饋電阻相連接，所述的第二反饋電阻一端分別與所述的第一反饋電阻、所述的恒流恒壓控制模塊4的第二輸入端相連接，該第二反饋電阻的另一端與所述的待充電電池7相連接。
[0058]5是輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊，采樣一個(gè)與恒流輸出電流成比例的電流以驅(qū)動(dòng)外置PNP管。
[0059]所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管和第五PMOS管，所述的第一 NMOS管和第二 NMOS管均與第五PMOS管相連接，所述的第五PMOS管與所述的第四PMOS管共柵極連接，所述的第三PMOS管與第二 PMOS管共柵極連接，所述的第三PMOS管的柵極與所述的恒流恒壓控制模塊4的輸出端相連接，所述的第三NMOS管與所述的第二 NMOS管相連接，所述的第三NMOS管的柵極與所述的外擴(kuò)使能判斷模塊I的輸出端相連接，所述的第三NMOS管與所述的外置信號(hào)放大模塊8的輸入端相連接。
[0060]圖中所示的三個(gè)參考電壓:VRER)、VREFl和VREF2滿足以下公式的關(guān)系:
[0061]VREF0>VREF2 ^ VREFl ；
[0062]其中VRER)為第三參考電源的電壓值，VREFl為第一參考電源的電壓值，VREF2為第二參考電源的電壓值。
[0063]在本實(shí)施例中，三個(gè)參考電壓滿足如下關(guān)系:
[0064]VREF2 = 0.5 X VREFO, VREFl = 0.1 X VREFO ；
[0065]即以充電電流降至恒流充電流，指恒流恒壓控制模塊4的內(nèi)置輸出管充電電流的十分之一做為飽和判斷依據(jù)；所述的內(nèi)置輸出管充電電流達(dá)到內(nèi)置輸出管充電電流的一半時(shí)才能啟動(dòng)外擴(kuò)充電。
[0066]電路實(shí)現(xiàn)原理:
[0067]當(dāng)充電飽和判斷模塊2檢測(cè)到未飽和電池時(shí)，恒流恒壓控制模塊4及輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5開(kāi)始工作，并產(chǎn)生對(duì)外的輸出；外擴(kuò)使能判斷模塊I根據(jù)輸出的反饋信息啟動(dòng)外擴(kuò)輸出。
[0068]所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5的采樣電流值Iext滿足如下公式:
[0069]Iext = P X Ichgj cc ；
[0070]其中，P為所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊5的采樣比例，Ichg, cc為恒流充電時(shí)的電流值。
[0071]來(lái)自內(nèi)置輸出管輸出電流值，并由端口 E_out輸出到外置PNP管的基極，以驅(qū)動(dòng)外接pnp管。外置PNP管的驅(qū)動(dòng)電流Ichg, ext滿足如下公式:
[0072]Ichg, ext I = IextX β ；
[0073]Ichg, extl = (pX Ichg, cc) β ；
[0074]其中Ichg, cc為恒流充電時(shí)的電流值，β為所述的外置PNP管的放大系數(shù)。
[0075]整個(gè)系統(tǒng)恒流階段對(duì)待充電電池的充電電流Ichg可表示為:
[0076]Ichg = Ichg, cc + (PX Ichg, cc) β ；
[0077]因?yàn)楹懔骱銐嚎刂颇K4始終檢測(cè)并控制輸出端的電壓，而同時(shí)外置PNP管的基極驅(qū)動(dòng)電流亦比例于內(nèi)置輸出管輸出電流，外置PNP管的輸出電流也隨著內(nèi)部驅(qū)動(dòng)管的電流同步變化，所以充電是在內(nèi)部電路控制下按照恒流恒壓的過(guò)程進(jìn)行。
[0078]當(dāng)在外置PNP管基極串聯(lián)限流電阻Rpb時(shí)，如果Iext滿足如下公式:
[0079]Iext X Rpb< (VCC — Vbe | )；
[0080]其中VCC為電源電壓，I Vbe |為PNP管的BE結(jié)壓降絕對(duì)值。
[0081]則充電過(guò)程中電流不受限流電阻Rpb的影響；
[0082]如果Iext滿足如下公式:
[0083]IextXRpb> (VCC - |Vbe| )；
[0084]則恒流充時(shí)外置PNP管的充電可表示為如下公式:
[0085]Ichg, ext2 = (VCC — Vbe | ) /Rpb X β ；
[0086]如上公式忽略了內(nèi)部模式管源漏之間的壓降。
[0087]這時(shí)整個(gè)系統(tǒng)對(duì)電池的充電電流(恒流充階段)可表示為:
[0088]Ichg = Ichg, cc + (VCC — | Vbe | ) /Rpb X β ；
[0089]在恒壓充階段因?yàn)槌潆婋娏鲗⒅饾u減小，Iext也將隨之減小，當(dāng)Iext減小到滿足如下公式時(shí):
[0090]Iext ^ (VCC — | Vbe | ) /Rpb ；
[0091]外置PNP管的輸出電流將隨Iext同步減小。
[0092]進(jìn)入恒壓充階段后，隨著內(nèi)置功率管和外置PNP管的充電電流的逐漸減小，當(dāng)充電飽和判斷模塊2第一次檢測(cè)到內(nèi)置輸出管電流減小到停充點(diǎn)時(shí)，將發(fā)出終止充電信號(hào)，因?yàn)檠訒r(shí)模塊3的作用，停充信號(hào)首先輸送到外擴(kuò)使能判斷模塊1，使外擴(kuò)充電電流停止，該動(dòng)作將使內(nèi)置輸出管的輸出電流增大，因此充電飽和判斷模塊2檢測(cè)到未飽和信號(hào)而再次發(fā)出充電信號(hào)，這時(shí)充電電流僅由內(nèi)部輸出管提供，隨著充電電流的減小，充電飽和判斷模塊2將再次檢測(cè)到停充電流，并停止整個(gè)充電過(guò)程。
[0093]如果沒(méi)有使用外置PNP管，在第一次檢測(cè)到停充點(diǎn)時(shí)即停止充電。
[0094]充電飽和判斷過(guò)程:當(dāng)檢測(cè)到恒壓充階段電流下降到恒流充時(shí)電流的1/N時(shí)，即認(rèn)為飽和，在本實(shí)施例中N設(shè)為10。
[0095]電路工作過(guò)程描述:
[0096]電路開(kāi)始對(duì)電池充電時(shí)，先由所述的恒流恒壓控制模塊4的內(nèi)置輸出管提供充電電流，其輸出電流上升，經(jīng)過(guò)采樣電阻R3上的電壓也隨之升高，當(dāng)采樣電阻R3上的電壓超過(guò)參考電壓VREF2時(shí)，外擴(kuò)使能判斷模塊I內(nèi)的比較器輸出低電平，使RS觸發(fā)器置位，即Q=I，啟動(dòng)外置信號(hào)放大模塊8，并使外部PNP管開(kāi)始輸出充電電流；隨著待充電電池7兩端電壓上升到飽和值附近，充電電流開(kāi)始減小，采樣電阻R3上的電壓也隨之下降，當(dāng)采樣電阻R3兩端的VR3降低到參考電壓VREFl時(shí)，使充電飽和判斷模塊2的比較器的輸出為低電平，該低電平信號(hào)將使外擴(kuò)使能判斷模塊I中的RS觸發(fā)器復(fù)位，Q端輸出低電平信號(hào)，關(guān)閉外擴(kuò)充電通道，使得恒流恒壓控制模塊4的內(nèi)部輸出管輸出電流上升，采樣電阻R3上的電壓升高，充電飽和判斷模塊2中比較器輸出又變?yōu)楦唠娖?，因?yàn)檠訒r(shí)模塊3的作用，該比較器原輸出低電平信號(hào)沒(méi)有傳送后一級(jí)電路，恒流恒壓控制模塊4繼續(xù)控制電路工作。充電電流繼續(xù)下降，直到采樣電阻R3上的電壓再次降至參考電壓VREF1，使充電飽和判斷模塊2中的比較器再次反轉(zhuǎn)為電平信號(hào)，經(jīng)過(guò)延遲模塊3延遲Tdly時(shí)間后關(guān)閉整個(gè)輸出，充電終止。
[0097]設(shè)恒流充電時(shí)，內(nèi)部驅(qū)動(dòng)管輸出電流為Ichg，cc，外置PNP管輸出電流為Ichg, ext，他們和VREF1、VREF2須滿足以下公式，以防止外擴(kuò)輸出的反復(fù)開(kāi)啟、關(guān)閉。
[0098](Ichg, ext/Ichg, cc) < (VREF2/VREF1)；
[0099]采用了該發(fā)明中的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，具有如下有益效果:
[0100]1、提供了一種具有外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電方法，在實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)充電功能的基礎(chǔ)上也實(shí)現(xiàn)了恒流恒壓控制，通過(guò)二次檢測(cè)技術(shù)使其飽和檢測(cè)值不受外擴(kuò)通道影響。
[0101]2、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，適用于各種可循環(huán)使用的電池的恒流恒壓充電，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
[0102]在此說(shuō)明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的充電電路結(jié)構(gòu)包括: 恒流恒壓控制模塊； 輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊，該輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的第一輸入端與所述的恒流恒壓控制模塊的輸出端相連接； 輸出采樣反饋模塊，該輸出采樣反饋模塊的輸入端與所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端相連接，該輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端與所述的恒流恒壓控制模塊的第一輸入端相連接，該輸出采樣反饋模塊的采樣電壓反饋輸出端與所述的恒流恒壓控制模塊的第二輸入端相連接，該輸出采樣反饋模塊的總輸出端與待充電電池相連接； 外置信號(hào)放大模塊，連接于所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊與待充電電池之間； 延時(shí)模塊，該延時(shí)模塊的輸出端與所述的恒流恒壓控制模塊的第三輸入端相連接； 充電飽和判斷模塊，該充電飽和判斷模塊的輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端相連接，該充電飽和判斷模塊的輸出端與所述的延時(shí)模塊相連接； 外擴(kuò)使能判斷模塊，該外擴(kuò)使能判斷模塊的第一輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端相連接，該外擴(kuò)使能判斷模塊的第二輸入端與所述的充電飽和判斷模塊的輸出端相連接，該外擴(kuò)使能判斷模塊的輸出端與所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的外置信號(hào)放大模塊包括一外置PNP管和一限流電阻，所述的限流電阻連接于所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端和所述的外置PNP管的基極之間，所述的外置PNP管的集電極與所述的待充電電池相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的充電飽和判斷模塊包括至少一個(gè)比較器，所述的充電飽和判斷模塊的比較器的反相輸入端與第一參考電源相連接，所述的充電飽和判斷模塊的比較器的正相輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端相連接，所述的充電飽和判斷模塊的比較器的輸出端分別與所述的延時(shí)模塊的輸入端、所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的第二輸入端相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的外擴(kuò)使能判斷模塊包括一比較器和一 RS觸發(fā)器，所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的比較器的正相輸入端與第二參考電源相連接，所述的RS觸發(fā)器的S端與所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的比較器的輸出端相連接，所述的RS觸發(fā)器的R端與所述的充電飽和判斷模塊的輸出端相連接，所述的RS觸發(fā)器的Q端與所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊的第二輸入端相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的恒流恒壓控制模塊包括一充電運(yùn)算放大器，所述的充電運(yùn)算放大器的反相輸入端與第三參考電源相連接，所述的充電運(yùn)算放大器的第一正相輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端相連接，所述的充電運(yùn)算放大器的第二正相輸入端與所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電壓反饋輸出端相連接，所述的充電運(yùn)算放大器的第三輸入端與所述的延時(shí)模塊的輸出端相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的輸出采樣反饋模塊包括第一 PMOS管、第二 PMOS管、第四PMOS管、跟隨運(yùn)算放大器、采樣電阻、第一反饋電阻和第二反饋電阻，所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊通過(guò)所述的第二 PMOS管、第一 PMOS管與所述的待充電電池相連接，所述的第二 PMOS管與第四PMOS管相連接，所述的采樣電阻與所述的第四PMOS管相連接的一端作為所述的輸出采樣反饋模塊的采樣電流反饋輸出端，該采樣電阻的另一端與所述的待充電電池相連接，所述的跟隨運(yùn)算放大器的輸出端與所述的第四PMOS管相連接，所述的跟隨運(yùn)算放大器的反相輸入端與第二 PMOS管相連接，所述的跟隨運(yùn)算放大器的正相輸入端與第一 PMOS管相連接，所述的第一反饋電阻一端分別與所述的第一 PMOS管和待充電電池相連接，該第一反饋電阻的另一端與所述的第二反饋電阻相連接，所述的第二反饋電阻一端分別與所述的第一反饋電阻、所述的恒流恒壓控制模塊的第二輸入端相連接，該第二反饋電阻的另一端與所述的待充電電池相連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的輸出采樣驅(qū)動(dòng)模塊包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管和第五PMOS管，所述的第一 NMOS管和第二 NMOS管均與第五PMOS管相連接，所述的第五PMOS管與所述的第四PMOS管共柵極連接，所述的第三PMOS管與第二 PMOS管共柵極連接，所述的第三PMOS管的柵極與所述的恒流恒壓控制模塊的輸出端相連接，所述的第三NMOS管與所述的第二 NMOS管相連接，所述的第三NMOS管的柵極與所述的外擴(kuò)使能判斷模塊的輸出端相連接，所述的第三NMOS管與所述的外置信號(hào)放大模塊的輸入端相連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的實(shí)現(xiàn)外擴(kuò)功能的恒流恒壓充電電路結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的延時(shí)模塊包括一恒流源、第六PMOS管、第四NMOS管、一電容和一反相器，所述的第六PMOS管和第四NMOS管的柵極均連接于所述的充電飽和判斷模塊的輸出端，所述的第六PMOS管與恒流源相連接，所述的第四NMOS管通過(guò)所述的電容、反相器與所述的恒流恒壓控制模塊的第三輸入端相連接。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK104348195SQ201310322175
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】劉衛(wèi)中, 孔祥藝, 牛瑞萍, 莫小英 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)矽科微電子有限公司