本發(fā)明涉及一種恒流控制電路，尤其涉及對恒流特性有較高要求的開關轉換電路。

背景技術：

在開關電源電路中，控制電路往往只提供恒壓控制。但是在為電池充電電路供電時往往會要求輸出電源具有恒流功能。傳統(tǒng)恒流控制主要通過功率電阻采樣對輸出電流進行采樣，反饋回控制電路進行恒流控制，輸出電流需要流過功率采樣電阻，會在功率采樣電阻上產生功率損失。而通過采樣內部電感電流實現(xiàn)恒流控制，由于電感電流和實際輸出電流之間存在一定偏差，同時電感電流采樣時也存在一定偏差，使得通過采樣電感電流實現(xiàn)恒流控制的方式，恒流精度往往不是很好。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種具有多模式恒流控制的開關轉換電路，其可通過判斷單一管腳的外部連接方式實現(xiàn)恒流值的設置和恒流控制模式切換；使得客戶可根據需求通過外部設置選擇合適的恒流控制方式。本發(fā)明采用的技術方案是：

一種具有多模式恒流控制的開關轉換電路，包括：內部降壓電路、基準電路、保持電路、電流采樣電路、等效采樣電阻r105、開關控制mos管q106、同步整理mos管q107、驅動電路、rs觸發(fā)器、振蕩器電路、pwm比較器、調整mos管q114、誤差放大器、電流輸入放大器、信號相加模塊、高電壓選擇電路、外置恒流采樣信號放大電路、恒流模式選擇電路、恒流源i121、反饋管腳fb、ilimit管腳、電源管腳vin、輸出管腳sw、接地管腳gnd；

內部降壓電路的輸入端接電源管腳vin，輸出端接基準電路的輸入端；基準電路為開關轉換電路內部提供基準電壓和各恒流源的基準電流，基準電路產生的基準電壓vref接誤差放大器的同相輸入端；

等效采樣電阻r105的一端接電源管腳vin，另一端接電流采樣電路的輸入端和開關控制mos管q106的源極，q106的漏極接輸出管腳sw和q107的漏極；輸出管腳sw用于連接輸出管腳sw和輸出負載正端之間串聯(lián)的電感l(wèi)123，q107的源極接接地管腳gnd，驅動電路分別連接并控制開關控制mos管q106和同步整理mos管q107的柵極；等效采樣電阻r105采樣電感l(wèi)123電流；驅動電路實現(xiàn)保護邏輯和對q106和q107提供驅動和死區(qū)時間控制；rs觸發(fā)器的輸出端連接驅動電路的輸入端；

電流采樣電路的輸出端連接保持電路的輸入端，保持電路的輸入端連接電流輸入放大器的同相輸入端；電流采樣電路對電感l(wèi)123電流進行采樣，保持電路對采樣的電感l(wèi)123電流信號進行保持；

振蕩器電路提供時鐘信號和斜波補償信號，時鐘信號接rs觸發(fā)器的s端；信號相加模塊對電感l(wèi)123電流采樣信號和斜波補償信號進行相加，并把相加后的信號接pwm比較器的同相輸入端；pwm比較器的反向輸入端接誤差放大器的輸出端；pwm比較器的輸出端接rs觸發(fā)器的r端；pwm比較器對電感l(wèi)123電流采樣信號和斜波補償信號相加后信號與誤差放大器輸出信號進行比較，輸出pwm信號控制功率管q106、q107開關；誤差放大器的反向輸入端接高電壓選擇電路的輸出，對反饋信號和內部基準電壓vref的誤差信號進行放大；誤差放大器的輸出端輸出comp信號；

電流輸入放大器的反相輸入端接恒流模式選擇電路的電流輸出端；電流輸入放大器的輸出端接調整mos管q114的柵極，調整mos管q114的漏極接誤差放大器的輸出端，源極接地；調整mos管q114作為內部恒流控制模式下的調整mos管，通過鉗位誤差放大器的輸出實現(xiàn)恒流控制；

高電壓選擇電路的一個輸入端接反饋管腳fb，另一個輸入端接外置恒流采樣信號放大電路的輸出端；高電壓選擇電路的功能是選擇兩個輸入電壓中電壓更高的輸入信號傳輸到輸出端；

恒流模式選擇電路的輸入端和外置恒流采樣信號放大電路的輸入端接恒流源i121的輸出以及ilimit管腳；恒流模式選擇電路根據ilimit管腳狀態(tài)選擇對應的恒流控制模式；ilimit管腳懸空或外接電阻，恒流源i121流過ilimit管腳上的電阻產生電壓來設置恒流值和判斷恒流控制模式；

恒流模式選擇電路的控制端分別接外置恒流采樣信號放大電路的低電平有效使能端和電流輸入放大器的高電平有效使能端。

進一步地，恒流模式選擇電路包括運算放大器u601、調整nmos管q602、電阻r613、pmos管q603、q604、q6041、q605、q606、q607、q608、q609；恒流源i610、i611、i612、反相器u614、與非門u615；

運算放大器u601的同相輸入端作為恒流模式選擇電路的輸入端，連接pmos管q604、q606、q607、q608的柵極；供電正電壓接pmos管q604、q606、q607、q608的源極以及恒流源i610的輸入端；恒流源i610的輸出端接pmos管q609的源極；pmos管q604的漏極接q603的源極，pmos管q603的柵極接自身漏極和q6041的柵極、q605的柵極；pmos管q603的漏極接nmos管q602的漏極，nmos管q602的柵極接運算放大器u601的輸出端，nmos管q602的源極接運算放大器u601的反相輸入端，并通過電阻r613接地；pmos管q606的漏極接q6041的源極，pmos管q6041的漏極接恒流源i611的輸入端和反相器u614的輸入端；恒流源i611的輸出端接地；pmos管q607的漏極接恒流源i612的輸入端、與非門u615的一個輸入端以及q609的柵極；恒流源i612的輸出端接地；反相器u614的輸出端接與非門u615的另一輸入端；與非門u615的輸出端作為恒流模式選擇電路的控制端；pmos管q608的漏極接q605的源極，pmos管q605的漏極接pmos管q609的漏極；pmos管q609的漏極作為恒流模式選擇電路的電流輸出端。

進一步地，高電壓選擇電路包括比較器u401、反相器u402、傳輸門u403和u404；比較器u401的同相輸入端和反相輸入端作為高電壓選擇電路的兩個輸入端；比較器u401的輸出端接反相器u402的輸入端、傳輸門u403的負控制端和傳輸門u404的正控制端；反相器u402的輸出端接傳輸門u403的正控制端和傳輸門u404的負控制端；傳輸門u403的輸入端接比較器u401的反相輸入端；傳輸門u404的輸入端接比較器u401的同相輸入端；傳輸門u403和u404的輸出端相連接并作為高電壓選擇電路的輸出端。

進一步地，本發(fā)明還包括電阻r112和電容c113串聯(lián)成的環(huán)路補償電路；該環(huán)路補償電路一端接誤差放大器的輸出端，另一端接地。

進一步地，開關控制mos管q106采用pmos管，同步整理mos管q107采用nmos管。

進一步地，調整mos管q114采用nmos管。

進一步地，本發(fā)明還包括過壓保護電路和過溫保護電路；過溫保護電路連接驅動電路，為開關轉換電路提供過溫保護；過壓保護電路連接驅動電路，為開關轉換電路提供輸入過壓和輸出過壓保護。

進一步地，保持電路對采樣的電感l(wèi)123電流信號還進行濾波。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明對恒流控制電路進行創(chuàng)新，提出了一種可通過判斷單一管腳的外部連接方式實現(xiàn)恒流值的設置和恒流控制模式切換的恒流控制電路，使得使用本發(fā)明的集成電路具有更廣泛的應用范圍，使用者可在精度、效率、成本等要素約束下選擇合適的控制模式。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的恒流值為內部設定默認值的應用電路示意圖。

圖2為本發(fā)明的可設置恒流值的應用電路示意圖。

圖3為本發(fā)明的外部恒流控制模式下的應用電路示意圖。

圖4為本發(fā)明的高壓選擇電路一種實施例示意圖。

圖5為本發(fā)明的恒流模式選擇電路一種實施例示意圖。

具體實施方式

下面結合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

本發(fā)明提供一種具有多模式恒流控制的開關轉換電路，如圖1所示，包括：

內部降壓電路101、基準電路102、保持電路103、電流采樣電路104、等效采樣電阻r105、開關控制mos管q106、同步整理mos管q107、驅動電路108、rs觸發(fā)器109、振蕩器電路110、pwm比較器111、電阻r112、電容c113、調整mos管q114、誤差放大器115、電流輸入放大器116、信號相加模塊117、高電壓選擇電路118、外置恒流采樣信號放大電路119、恒流模式選擇電路120、恒流源i121、反饋管腳fb、ilimit管腳、電源管腳vin、輸出管腳sw、接地管腳gnd，以及過壓保護電路127和過溫保護電路128；

內部降壓電路101為開關轉換電路內部提供電源，其輸入端接電源管腳vin，輸出端接基準電路102的輸入端；基準電路102為開關轉換電路內部提供基準電壓(比如vref)和各恒流源的基準電流，基準電路產生的基準電壓vref接誤差放大器115的同相輸入端；

等效采樣電阻r105的一端接電源管腳vin，另一端接電流采樣電路104的輸入端和開關控制mos管q106的源極，開關控制mos管q106采用pmos管，同步整理mos管q107采用nmos管，q106的漏極接輸出管腳sw和q107的漏極；輸出管腳sw用于連接輸出管腳sw和輸出負載正端之間串聯(lián)的電感l(wèi)123，q107的源極接接地管腳gnd，驅動電路108分別連接并控制開關控制mos管q106和同步整理mos管q107的柵極；等效采樣電阻r105采樣電感l(wèi)123電流用于電路恒壓控制和內部恒流控制，q106在導通時為電感l(wèi)123充電同時為負載(負載接在圖1、圖2、圖3中的out+端和out-端)提供電流；q107在q106關閉后導通，為電感l(wèi)123電流提供續(xù)流通路；驅動電路108實現(xiàn)保護邏輯和對功率管q106和q107提供驅動和死區(qū)時間控制；rs觸發(fā)器109的輸出端連接驅動電路108的輸入端，其為開關轉換電路提供邏輯控制；

電流采樣電路104的輸出端連接保持電路103的輸入端，保持電路103的輸入端連接電流輸入放大器116的同相輸入端；電流采樣電路104對電感l(wèi)123電流進行采樣，保持電路103對采樣的電感l(wèi)123電流信號進行保持和濾波；

振蕩器電路110提供時鐘信號和斜波補償信號，時鐘信號接rs觸發(fā)器的s端；信號相加模塊117對電感l(wèi)123電流采樣信號和斜波補償信號進行相加，并把相加后的信號接pwm比較器111的同相輸入端；pwm比較器111的反向輸入端接誤差放大器115的輸出端；pwm比較器111的輸出端接rs觸發(fā)器的r端；pwm比較器111對電感l(wèi)123電流采樣信號和斜波補償信號相加后信號與誤差放大器115輸出信號進行比較，輸出pwm信號控制功率管q106、q107開關；誤差放大器115的反向輸入端接高電壓選擇電路118的輸出，對反饋信號和內部基準電壓vref的誤差信號進行放大；誤差放大器115的輸出端輸出comp信號；

電阻r112和電容c113串聯(lián)成環(huán)路補償電路；該環(huán)路補償電路一端接誤差放大器115的輸出端，一端接地；

電流輸入放大器116的反相輸入端接恒流模式選擇電路120的電流輸出端；電流輸入放大器116的輸出端接調整mos管q114的柵極，調整mos管q114采用nmos管，漏極接誤差放大器115的輸出端，源極接地；調整mos管q114作為內部恒流控制模式下的調整mos，通過鉗位誤差放大器115的輸出實現(xiàn)恒流控制；電流輸入放大器116工作在內部恒流控制模式；

高電壓選擇電路118的一個輸入端接反饋管腳fb，另一個輸入端接外置恒流采樣信號放大電路119的輸出端；高電壓選擇電路118的功能是選擇兩個輸入電壓中電壓更高的輸入信號傳輸到輸出端；

恒流模式選擇電路120的輸入端和外置恒流采樣信號放大電路119的輸入端接恒流源i121的輸出以及ilimit管腳；恒流模式選擇電路120根據ilimit管腳狀態(tài)選擇對應的恒流控制模式；ilimit管腳懸空或外接電阻，恒流源i121流過ilimit管腳上的電阻產生電壓來設置恒流值和判斷恒流控制模式；恒流模式選擇電路120的控制端分別接外置恒流采樣信號放大電路119的低電平有效使能端和電流輸入放大器116的高電平有效使能端；

過溫保護電路128連接驅動電路108，為開關轉換電路提供過溫保護；過壓保護電路127連接驅動電路108，為開關轉換電路提供輸入過壓和輸出過壓保護；

在本發(fā)明的應用電路中，電感l(wèi)123的一端接輸出管腳sw，另一端接電阻r124一端和電容c126一端，電阻r124另一端接電阻r125一端和反饋管腳fb；電阻r125另一端和電容c126另一端接地；電感l(wèi)123和電容c126組成lc輸出濾波電路；電阻r125和r126組成反饋網絡，可反饋電壓信號；

本發(fā)明通過在集成電路設置管腳，實現(xiàn)多種模式的恒流控制；ilimit管腳懸空時，如圖1所示，此時工作在內部恒流控制模式，且此時輸出的恒流值為內部設定默認值；當ilimit管腳接一電阻(大于10kω)到地時，如圖2所示，此時工作在內部恒流控制模式，但恒流值可由電阻r201的阻值r201決定，阻值越大恒流值越大；當ilimit管腳接入和輸出負載負端串聯(lián)的采樣電阻r301壓降信號時，如圖3所示，此時電路工作在外部恒流控制模式，電路輸出的恒流值由采樣電阻r301決定阻值越小恒流值越大；

圖1為本發(fā)明的第一個應用實施例；ilimit管腳懸空；輸出負載的正端和負端分別接在電容c126兩端；

誤差放大器115放大反饋信號和內部基準電壓vref的差異，輸出comp信號，r112和c113構成內部環(huán)路補償電路；等效采樣電阻r105、電流采樣電路104構成電感電流采樣電路；在功率管q106開啟時采樣電感l(wèi)123電流信號，其輸出信號通過和振蕩器電路110產生的斜波補償信號相加后的信號和comp信號通過pwm比較器111進行比較；在每個周期開始時由振蕩器電路110產生的時鐘信號控制功率管q106導通，續(xù)流功率管q107關閉；當pwm比較器111輸出信號為高時，rs觸發(fā)器109輸出信號控制功率管q106關閉，續(xù)流功率管q107打開；驅動電路108為功率管提供驅動信號，同時控制死區(qū)時間，防止q106和q107兩個功率管同時導通形成穿通；功率管q106、q107、電感l(wèi)123、輸出電容c126一起構成功率級，當功率管q106導通時，續(xù)流功率管q107關閉，電感l(wèi)123電流線性增加，電流一部分提供給輸出負載，一部分給輸出電容c126充電；當功率管q106關閉時，續(xù)流功率管q107開啟，由于電感感應電動勢的存在，電感l(wèi)123電流不會瞬間變化，其保持原來的電流方向不變，電感電流線性減??；電阻r124和r125組成分壓網絡，采樣輸出電壓反饋到電壓控制環(huán)路，保持輸出電壓的穩(wěn)定；

圖1中，等效采樣電阻r105、電流采樣電路104、保持電路103、電流輸入放大器116、調整mos管q114、高電壓選擇電路118、外置恒流采樣信號放大電路119、恒流源i121以及恒流模式選擇電路120組成恒流控制電路；其通過ilimit管腳的連接方式可工作不同的工作模式，當如圖1所示，ilimit管腳懸空時，此時內部的恒流源i121將ilimit管腳拉高，恒流模式選擇電路120輸出cc_mode信號為高，工作在內部恒流控制模式；等效采樣電阻r105、電流采樣電路104、保持電路103、電流輸入放大器116以及調整mos管q114組成內部采樣恒流環(huán)路，通過采樣保持，計算出電感平均電流；將電感平均電流和恒流模式選擇電路120產生的默認基準電流(后文中的iref1，也就是內部設定默認的恒流值)通過電流輸入放大器116和調整mos管q114控制誤差放大器115的輸出端(comp端)，輸出負載電流較小時，此時對應的電感平均電流也較小，此時調整mos管q114關斷，系統(tǒng)工作在恒壓控制模式，隨著輸出負載電流增加，電感平均電流也相應增加，其采樣電流也增加，當采樣電流等于內部默認基準電流時電流輸入放大器116將輸出信號使調整mos管q114導通，改變pwm信號的占空比實現(xiàn)恒流控制。

圖2為本發(fā)明的第二個應用實施例；ilimit管腳通過電阻r201接地；輸出負載的正端和負端分別接在電容c126兩端；

當ilimit管腳連接大于10kω的電阻r201到地時，系統(tǒng)工作在內部恒流控制模式；但恒流值可由電阻r201的阻值決定；

圖3為本發(fā)明的第三個應用實施例；輸出負載負端連接采樣電阻r301到地，同時輸出負載負端連接到ilimit管腳，電感l(wèi)123的另一端接輸出負載正端；輸出負載電流會流過采樣電阻r301，產生損耗，所以電阻r301越小越好；此時ilimit管腳電壓低于內部判斷閾值，恒流模式選擇電路輸出信號cc_mode為低，電流輸入放大器116關閉；外置恒流采樣信號放大電路119工作；本例中外置恒流采樣信號放大電路119的放大倍數為10，電路工作在外部恒流控制模式；其工作原理是：采樣電阻r301上流過負載電流，產生壓降，因為內部電流源121為微安級電流，在采樣電阻r301上的壓降遠遠小于負載電流產生的壓降；采樣電阻r301上流過負載電流產生的壓降信號通過外置恒流采樣信號放大電路119放大10倍后和反饋管腳fb上的恒壓反饋信號通過高電壓選擇模塊118選擇兩者中最大者輸出到誤差放大器115；當采樣電阻r301電壓經放大10倍后大于反饋管腳fb上電壓，系統(tǒng)進入外部恒流控制模式，此時輸出恒流iout可計算得出：

iout·r301·10＝vref從而

r301為電阻r301的阻值；

由上述公式可以看出，此時輸出恒流精度主要由內部基準電壓vref、外部電流采樣電阻r301以及放大系數的精度決定，在實際應用中內部基準電壓和放大系數都可以通過燒寫熔絲修調或者其他技術手段來保證精度，故此種恒流控制方式具有很好的恒流精度；

圖4為高電壓選擇電路118的一種實施實例；包括比較器u401、反相器u402、傳輸門u403和u404；比較器u401的同相輸入端和反相輸入端作為高電壓選擇電路118的兩個輸入端；比較器u401的輸出端接反相器u402的輸入端、傳輸門u403的負控制端和傳輸門u404的正控制端；反相器u402的輸出端接傳輸門u403的正控制端和傳輸門u404的負控制端；傳輸門u403的輸入端接比較器u401的反相輸入端；傳輸門u404的輸入端接比較器u401的同相輸入端；傳輸門u403和u404的輸出端相連接并作為高電壓選擇電路118的輸出端；其工作原理是當輸入1大于輸入2時，此時比較器u401輸出為低，反相器u402輸出為高，此時傳輸門u403選通，輸入1去傳輸到輸出；當輸入1小于輸入2時，此時比較器u401輸出為高，反相器u402輸出為低，此時傳輸門u404選通，輸入2傳輸到輸出。

圖5為恒流模式選擇電路120的一種實施實例；包括運算放大器u601、調整nmos管q602、電阻r613、pmos管q603、q604、q6041、q605、q606、q607、q608、q609；恒流源i610、i611、i612、反相器u614、與非門u615；其中恒流源i610的基準電流為iref1，恒流源i611的基準電流為iref2；

運算放大器u601的同相輸入端作為恒流模式選擇電路120的輸入端，連接pmos管q604、q606、q607、q608的柵極；供電正電壓接pmos管q604、q606、q607、q608的源極以及恒流源i610的輸入端；恒流源i610的輸出端接pmos管q609的源極；pmos管q604的漏極接q603的源極，pmos管q603的柵極接自身漏極和q6041的柵極、q605的柵極；pmos管q603的漏極接nmos管q602的漏極，nmos管q602的柵極接運算放大器u601的輸出端，nmos管q602的源極接運算放大器u601的反相輸入端，并通過電阻r613接地；pmos管q606的漏極接q6041的源極，pmos管q6041的漏極接恒流源i611的輸入端和反相器u614的輸入端；恒流源i611的輸出端接地；pmos管q607的漏極接恒流源i612的輸入端、與非門u615的一個輸入端以及q609的柵極；恒流源i612的輸出端接地；反相器u614的輸出端接與非門u615的另一輸入端；與非門u615的輸出端作為恒流模式選擇電路120的控制端；pmos管q608的漏極接q605的源極，pmos管q605的漏極接pmos管q609的漏極；pmos管q609的漏極作為恒流模式選擇電路120的電流輸出端；

其工作原理是：當ilimit管腳懸空時，此時恒流源i121將ilimit管腳電壓拉高；pmos管q604、q606、q607、q608關閉，恒流模式選擇電路120控制端輸出cc_mode信號為高，選中內部采樣恒流環(huán)路中的電流輸入放大器116；而此時q609導通，恒流模式選擇電路120輸出的恒流基準電流iref等于內部設定的默認基準電流iref1；

當ilimit管腳連接電阻r201到地如圖2所示，此時pmos管q604、q606、q607、q608導通，運算放大器u601、nmos管q602以及電阻r613組成電壓電流轉換電路，q603、q6041、q605組成電流鏡；此時pmos管q609關閉；恒流模式選擇電路120輸出的恒流基準電流iref可計算出：其中i121為恒流源i121的基準電流，r201為電阻r201阻值，r613為電阻r613阻值；同時需要滿足以保證cc_mode信號為高，開關轉換電路工作在內部恒流控制模式；

當如圖3所示，輸出負載負端連接采樣電阻r301到地，同時輸出負載負端連接到ilimit管腳，此時ilimit管腳等效電阻滿足cc_mode信號為低，此時選通外置恒流采樣信號放大電路119，而屏蔽電流輸入放大器116，開關轉換電路工作在外部恒流控制模式。