恒流恒壓充電控制電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種恒流恒壓充電控制電路，其中包括充電運算放大器、電流采樣模塊和反饋電壓模塊，所述的充電運算放大器的反相輸入端與參考電源相連接，所述的電流采樣模塊的輸入端與充電運算放大器的輸出端相連接，所述的電流采樣模塊的采樣電流輸出端與充電運算放大器的第一同相輸入端相連接，所述的反饋電壓模塊的輸入端與電流采樣模塊的總電流輸出端相連接，所述的反饋電壓模塊的反饋電壓輸出端與充電運算放大器的第二同相輸入端相連接。采用該種結構的恒流恒壓充電控制電路，可以實現(xiàn)使用單個運算放大器即對電池進行恒流恒壓充電的控制，電路結構穩(wěn)定，恒流充電回路向恒壓充電回路自由切換，結構簡單，使用方便，具有更廣泛的應用范圍。
【專利說明】恒流恒壓充電控制電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及充電領域，尤其涉及恒流恒壓充電領域，具體是指一種恒流恒壓充電控制電路。
【背景技術】
[0002]眾所周知，對鋰電池充電一般都采用恒流恒壓的方式；對于實現(xiàn)該方式的充電控制也有很多方式，如:國內專利CN1578051A等，其實現(xiàn)方法是以恒壓回路作用于并減弱恒流回路實現(xiàn)充電過程，兩個回路分別需要運算放大器檢測并響應；另外也有以MCU控制并檢測實現(xiàn)的恒流恒壓充電方式，其以周期性的檢測實現(xiàn)充電過程，系統(tǒng)結構更加復雜。
[0003]如圖1所示，為現(xiàn)有技術中采用兩個運算放大器實現(xiàn)恒流恒壓充電控制的電路結構圖。
[0004]恒流充電階段由恒流運算放大器AMPl及包括采樣電阻R3的電流采樣電路來控制實現(xiàn)，而在恒壓充階段，在恒壓運算放大器AMP2和MPul的作用下減弱AMPl的控制作用，該充電階段兩個控制回路相互作用共同完成。
[0005]現(xiàn)有的恒流恒壓實現(xiàn)方式電路結構復雜，兩個回路相互作用，環(huán)路設計不當容易產生振蕩；或者如果采用MCU控制的方式，則系統(tǒng)結構將更加復雜。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術的缺點，提供了一種能夠實現(xiàn)采用一個運算放大器即可對電池進行恒流恒壓充電的控制、電路運行穩(wěn)定、結構簡單、使用方便的恒流恒壓充電控制電路。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的恒流恒壓充電控制電路具有如下構成:
[0008]該恒流恒壓充電控制電路，其主要特點是，所述的充電控制電路包括:
[0009]充電運算放大器，該充電運算放大器的反相輸入端與參考電源相連接；
[0010]電流米樣模塊，包括一個輸入端、一個總電流輸出端和一個米樣電流輸出端，該電流采樣模塊的輸入端與所述的充電運算放大器的輸出端相連接，該電流采樣模塊的總電流輸出端與待充電電池相連接，該電流采樣模塊的采樣電流輸出端與所述的充電運算放大器的第一同相輸入端相連接；
[0011]反饋電壓模塊，包括一個輸入端、一個總電壓輸出端和一個反饋電壓輸出端，該反饋電壓模塊的輸入端與所述的電流采樣模塊的總電流輸出端相連接，該反饋電壓模塊的總電壓輸出端與所述的待充電電池相連接，該反饋電壓模塊的反饋電壓輸出端與所述的充電運算放大器的第二同相輸入端相連接。
[0012]較佳地，所述的電流采樣模塊包括第一 PMOS管、第二 PMOS管和采樣電阻，所述的第一 PMOS管與第二 PMOS管共柵極連接，所述的充電運算放大器的輸出端通過所述的第一PMOS管、第二 PMOS管分別與待充電電池和所述的反饋電壓模塊相連接，所述的采樣電阻的一端分別與所述的第一 PMOS管、所述的充電運算放大器的第一同相輸入端相連接，所述的采樣電阻的另一端與待充電電池相連接。
[0013]更佳地，所述的采樣電阻的電阻值滿足以下公式:
[0014]IchgX (1/M) XR3 = VREF ；
[0015]其中，Ichg為恒流階段充電電流，(1/M)為所述的電流采樣模塊的電流采樣比例，R3為所述的采樣電阻的電阻值，VREF為所述的參考電源的電壓值。
[0016]更佳地，所述的充電控制電路還包括第三PMOS管和跟隨運算放大器，所述的跟隨運算放大器的反相輸入端與所述的第一 PMOS管相連接，所述的跟隨運算放大器的同相輸入端與所述的第二 PMOS管相連接，所述的跟隨運算放大器的輸出端通過第三PMOS管與所述的采樣電阻相連接。
[0017]較佳地，所述的反饋電壓模塊包括:
[0018]第一反饋電阻，該第一反饋電阻的一端分別與所述的電流采樣模塊的總電流輸出端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；
[0019]第二反饋電阻，該第二反饋電阻的一端分別與所述的第一反饋電阻和充電運算放大器的第二同相輸入端相連接，該第二反饋電阻的另一端與待充電電池相連接。
[0020]更佳地，所述的第一反饋電阻和第二反饋電阻的電阻值滿足以下公式:
[0021]Vsu X R2/ (R1+R2) = VREF ；
[0022]其中，Vsu為恒壓階段充電電壓，Rl為第一反饋電阻的電阻值，R2為第二反饋電阻的電阻值，VREF為參考電源的電壓值。
[0023]較佳地，所述的充電運算放大器包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第四PMOS管和第五PMOS管，所述的第一 NMOS管與所述的第五PMOS管相連接，所述的第二NMOS管和第三NMOS管分別連接于所述的第一 NMOS管和第四PMOS管之間，所述的第四PMOS管和第五PMOS管共柵極連接且均連接于所述的電流采樣模塊的輸入端，所述的第三NMOS管的柵極與所述的反饋電壓模塊的反饋電壓輸出端相連接，所述的第二 NMOS管的柵極與所述的電流采樣模塊的采樣電流輸出端相連接，所述的第一 NMOS管的柵極與所述的參考電源相連接。
[0024]采用了該實用新型中的恒流恒壓充電控制電路，具有如下有益效果:
[0025]1、提供了 一種恒流恒壓充電控制電路，可以實現(xiàn)采用單個運算放大器即實現(xiàn)恒流恒壓的充電控制電路，電路結構簡單，電路工作穩(wěn)定。
[0026]2、本實用新型的恒流恒壓充電控制電路電路實際存在兩個控制回路，即恒流控制和恒壓控制，每個階段在運算放大器的控制下單獨工作，恒流階段向恒壓階段轉換自由銜接，不會相互影響。
[0027]3、本實用新型的恒流恒壓充電控制電路可以適用于各種可循環(huán)電池的恒流恒壓充電的控制，具有更廣泛的應用范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為現(xiàn)有技術中的恒流恒壓充電控制電路的結構示意圖。
[0029]圖2為本實用新型的恒流恒壓充電控制電路的組成模塊框圖。
[0030]圖3為本實用新型的恒流恒壓充電控制電路的結構示意圖。
[0031]圖4為本實用新型的恒流恒壓充電控制電路的詳細電路示意圖?！揪唧w實施方式】
[0032]為了能夠更清楚地描述本實用新型的技術內容，下面結合具體實施例來進行進一步的描述。
[0033]如圖2所示為本實用新型的恒流恒壓充電控制電路的組成模塊框圖。
[0034]所述的恒流恒壓充電控制電路包括:
[0035]充電運算放大器I，該充電運算放大器I的反相輸入端與參考電源相連接；
[0036]電流米樣模塊2,包括一個輸入端、一個總電流輸出端和一個米樣電流輸出端,該電流采樣模塊2的輸入端與所述的充電運算放大器I的輸出端相連接，該電流采樣模塊2的總電流輸出端與待充電電池4相連接，該電流采樣模塊2的采樣電流輸出端與所述的充電運算放大器I的第一同相輸入端相連接；
[0037]反饋電壓模塊3,包括一個輸入端、一個總電壓輸出端和一個反饋電壓輸出端，該反饋電壓模塊3的輸入端與所述的電流采樣模塊2的總電流輸出端相連接，該反饋電壓模塊3的總電壓輸出端與所述的待充電電池4相連接，該反饋電壓模塊3的反饋電壓輸出端與所述的充電運算放大器I的第二同相輸入端相連接。
[0038]如圖3所示為本實施例的恒流恒壓充電控制電路的結構示意圖。
[0039]所述的電流采樣模塊2包括第一 PMOS管、第二 PMOS管和采樣電阻R3，所述的第一PMOS管與第二 PMOS管共柵極連接。
[0040]所述的反饋電壓模塊3包括第一反饋電阻Rl和第二反饋電阻R2。
[0041]所述的充電控制電路還包括第三PMOS管和跟隨運算放大器，所述的跟隨運算放大器的反相輸入端與所述的第一 PMOS管相連接，所述的跟隨運算放大器的同相輸入端與所述的第二 PMOS管相連接，所述的跟隨運算放大器的輸出端通過第三PMOS管與所述的采樣電阻相連接。
[0042]所述的充電運算放大器的輸出端通過所述的第一 PMOS管、第二 PMOS管分別與待充電電池和第一反饋電阻Rl相連接，所述的采樣電阻R3的一端分別與所述的第三PMOS管、所述的充電運算放大器I的第一同相輸入端相連接，所述的采樣電阻R3的另一端與待充電電池4相連接。
[0043]所述的第一反饋電阻Rl的一端分別與所述的第二 PMOS管和待充電電池4相連接，該第一反饋電阻Rl的另一端與所述的第二反饋電阻R2相連接；
[0044]所述的第二反饋電阻R2的一端分別與所述的第一反饋電阻Rl和充電運算放大器I的第二同相輸入端相連接，該第二反饋電阻R2的另一端與待充電電池4相連接。
[0045]如圖4所示，為本實施例的恒流恒壓充電控制電路的詳細電路圖。
[0046]所述的充電運算放大器包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第四PMOS管和第五PMOS管，所述的第一 NMOS管與所述的第五PMOS管相連接，所述的第二 NMOS管和第三NMOS管分別連接于所述的第一 NMOS管和第四PMOS管之間，所述的第四PMOS管和第五PMOS管共柵極連接且均連接于所述的第一 PMOS管，所述的第三NMOS管的柵極與所述的第二反饋電阻R2相連接，所述的第二 NMOS管的柵極與所述的采樣電阻R3相連接，所述的第一 NMOS管的柵極與所述的參考電源相連接。
[0047]第一反饋電阻Rl和第二反饋電阻R2構成輸出電壓的反饋電阻網絡，提供反饋電壓Vfb到運放的正向輸入端inpl。
[0048]采樣電阻R3是電流采樣部分的檢測電阻，其電壓VR3輸入到充電運算放大器I的同相輸入端inp2。
[0049]因為充電運算放大器I反相輸入為參考電壓VREF，因此限制了 Vfb和VR3的最大值為VREF，也因此限制了最大充電電流即恒流充電電流與最大輸出電壓即恒壓充電電壓。
[0050]恒流恒壓的充電控制過程如下:在恒流充電階段，因為電池電壓沒有飽和，因此Vfb<VR3,充電運算放大器I的第三NMOS管麗3不起作用，而第二 NMOS管麗2能夠正常工作，充電運算放大器I和電流采樣模塊2組成回路，使VR3=VREF，使電池在恒定的電流進行充電；
[0051]當待充電電池4電壓升高，使Vfb電壓上升到VREF時，第三NMOS管麗3將開始工作，這時充電運算放大器I與第一反饋電阻R1、第二反饋電阻R2形成回路，限制充電控制輸出端的電壓繼續(xù)升高，充電電流開始下降，此時Vfb>VR3，第二 NMOS管麗2將不再起作用，充電進入恒壓充階段，直至充電結束。
[0052]假定:輸出電壓的最大值，即充電的恒壓充階段的電壓為Vsu ；
[0053]最大充電電流，即恒流充電階段的電流為Ichg ；
[0054]根據(jù)MPl和MP2的比例即電流采樣比例(1/M)，恒流充電時的采樣電阻R3兩端的電壓值VR3可表示為:
[0055]VR3=IchgX (1/M) XR3 = VREF ；
[0056]根據(jù)上述公式，可選擇合適的恒流充電電流及采樣電阻R3的阻值大小。
[0057]恒壓充電時第一反饋電阻Rl和第二反饋電阻R2提供的反饋電壓Vfb可表示為:
[0058]Vfb = Vsu X R2/ (R1+R2) = VREF ；
[0059]根據(jù)上述公式的關系，可確定第一反饋電阻Rl和第二反饋電阻R2的阻值的比例關系，并選擇合適的電阻阻值。
[0060]采用了該實用新型中的恒流恒壓充電控制電路，具有如下有益效果:
[0061 ] 1、提供了 一種恒流恒壓充電控制電路，可以實現(xiàn)采用一個運算放大器即實現(xiàn)恒流恒壓的充電控制電路，電路結構簡單，電路工作穩(wěn)定。
[0062]2、本實用新型的恒流恒壓充電控制電路電路實際存在兩個控制回路，即恒流控制和恒壓控制，每個階段在運算放大器的控制下單獨工作，恒流階段向恒壓階段轉換自由銜接，不會相互影響。
[0063]3、本實用新型的恒流恒壓充電控制電路可以適用于各種需要以恒流恒壓方式進行充電的循環(huán)電池的充電，具有更廣泛的應用范圍。
[0064]在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
【權利要求】
1.一種恒流恒壓充電控制電路，其特征在于，所述的充電控制電路包括: 充電運算放大器，該充電運算放大器的反相輸入端與參考電源相連接； 電流米樣模塊，包括一輸入端、一總電流輸出端和一米樣電流輸出端，該電流米樣模塊的輸入端與所述的充電運算放大器的輸出端相連接，該電流采樣模塊的總電流輸出端與待充電電池相連接，該電流采樣模塊的采樣電流輸出端與所述的充電運算放大器的第一同相輸入端相連接； 反饋電壓模塊，包括一輸入端、一總電壓輸出端和一反饋電壓輸出端，該反饋電壓模塊的輸入端與所述的電流采樣模塊的總電流輸出端相連接，該反饋電壓模塊的總電壓輸出端與所述的待充電電池相連接，該反饋電壓模塊的反饋電壓輸出端與所述的充電運算放大器的第二同相輸入端相連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的恒流恒壓充電控制電路，其特征在于，所述的電流采樣模塊包括第一 PMOS管、第二 PMOS管和采樣電阻，所述的第一 PMOS管與第二 PMOS管共柵極連接，所述的充電運算放大器的輸出端通過所述的第一 PMOS管、第二 PMOS管分別與待充電電池和所述的反饋電壓模塊相連接，所述的采樣電阻的一端分別與所述的第一 PMOS管、所述的充電運算放大器的第一同相輸入端相連接，所述的采樣電阻的另一端與待充電電池相連接。
3.根據(jù)權利要求2所述的恒流恒壓充電控制電路，其特征在于，所述的采樣電阻的電阻值滿足以下公式:
IchgX (1/M) XR3 = VREF ； 其中，Ichg為恒流階段充電電流，(1/M)為所述的電流采樣模塊的電流采樣比例，R3為所述的采樣電阻的電阻值，VREF為所述的參考電源的電壓值。
4.根據(jù)權利要求2所述的恒流恒壓充電控制電路，其特征在于，所述的充電控制電路還包括第三PMOS管和跟隨運算放大器，所述的跟隨運算放大器的反相輸入端與所述的第一 PMOS管相連接，所述的跟隨運算放大器的同相輸入端與所述的第二 PMOS管相連接，所述的跟隨運算放大器的輸出端通過第三PMOS管與所述的采樣電阻相連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的恒流恒壓充電控制電路，其特征在于，所述的反饋電壓模塊包括: 第一反饋電阻，該第一反饋電阻的一端分別與所述的電流采樣模塊的總電流輸出端和待充電電池相連接，該第一反饋電阻的另一端與第二反饋電阻相連接； 第二反饋電阻，該第二反饋電阻的一端分別與所述的第一反饋電阻和充電運算放大器的第二同相輸入端相連接，該第二反饋電阻的另一端與待充電電池相連接。
6.根據(jù)權利要求5所述的恒流恒壓充電控制電路，其特征在于，所述的第一反饋電阻和第二反饋電阻的電阻值滿足以下公式:
VsuXR2/ (R1+R2) = VREF ； 其中，Vsu為恒壓階段充電電壓，Rl為第一反饋電阻的電阻值，R2為第二反饋電阻的電阻值，VREF為參考電源的電壓值。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的恒流恒壓充電控制電路，其特征在于，所述的充電運算放大器包括第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第四PMOS管和第五PMOS管，所述的第一 NMOS管與所述的第五PMOS管相連接，所述的第二 NMOS管和第三NMOS管分別連接于所述的第一 NMOS管和第四PMOS管之間，所述的第四PMOS管和第五PMOS管共柵極連接且均連接于所述的電流采樣模塊的輸入端，所述的第三NMOS管的柵極與所述的反饋電壓模塊的反饋電壓輸出端相連接，所述的第二 NMOS管的柵極與所述的電流采樣模塊的采樣電流輸出端相連接，所述的第 一 NMOS管的柵極與所述的參考電源相連接。
【文檔編號】H02J7/00GK203434663SQ201320457477
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月29日 優(yōu)先權日:2013年7月29日
【發(fā)明者】劉衛(wèi)中, 牛瑞萍, 莫小英 申請人:無錫華潤矽科微電子有限公司