一種用于開關(guān)充電器中的自適應(yīng)充電控制電路和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及開關(guān)電源領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種用于開關(guān)充電器中的自適應(yīng)充電控制電路和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]開關(guān)充電器可以實現(xiàn)快速對鋰電池的充電，在智能手機、平板電腦等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，而隨著鋰電池容量的越來越高，充電時間是尤為需要關(guān)注的問題，現(xiàn)在的開關(guān)充電器通常是通過提高充電電流來減小充電時間，但在很多情況下，充電功率是被輸入電源限制的，因此，為了降低充電時間，開關(guān)電池充電器需要最大化利用輸入電源的能量，但又不至于使輸入電源由于過載損壞，現(xiàn)有技術(shù)中常采用的方法有:
[0003]第一種是通過控制單元檢測輸入電源的類型，增加輸入限流環(huán)，根據(jù)輸入電源的類型調(diào)整輸入電流值，如檢測到輸入電源為USB SDP(充電下行端口)類型的，則設(shè)定輸入限流值為100mA，檢測到輸入電源為USB CDP (充電下行端口)類型的，則設(shè)定輸入電流值為1.5Ao
[0004]第二種是，在不知道輸入電源的電流能力，如非標準適配器不能被系統(tǒng)檢測到輸入電流限制值，或者系統(tǒng)不具備檢測能力。這種情況下，開關(guān)電池充電器一般采用閉環(huán)或者遲滯的方式限制輸入電壓，使得輸入電源不會因為負載過大而使得輸出電壓低于某個設(shè)定值。
[0005]如圖1所示是常用開關(guān)充電器的反饋補償網(wǎng)絡(luò)，包含由第一跨導(dǎo)放大器GM1構(gòu)成的輸入限壓環(huán)，由第二跨導(dǎo)放大器GM2構(gòu)成的輸入限流環(huán)，由第三跨導(dǎo)放大器GM3構(gòu)成的充電恒流環(huán)，以及由第四跨導(dǎo)放大器GM4構(gòu)成的充電恒壓環(huán)。對于這種電路，一般輸入限流環(huán)的基準IIN—REF設(shè)置成開關(guān)充電器允許的最大值，或者關(guān)閉輸入限流環(huán)，只是通過輸入限壓環(huán)保護輸入電源。
[0006]由于輸入電源本身輸出特性的差異，在同一限制電壓下對應(yīng)的電源輸出負載情形也不相同。設(shè)置較高的限制電壓會使得部分電源不能發(fā)揮其最大能力，而設(shè)置較低的限制電壓又會使得部分電源長期工作于過載情形，不能很好地保護輸入設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提出了一種用于開關(guān)充電器中的自適應(yīng)充電控制電路和控制方法，通過基準電流調(diào)節(jié)電路自適應(yīng)調(diào)節(jié)輸入電流環(huán)路的輸入電流基準信號，以使得輸入電源的輸出電流不會過流，輸出電壓始終在安全值以內(nèi)，并且開關(guān)充電器的充電電流保持最大。
[0008]依據(jù)本發(fā)明的一種用于開關(guān)充電器中的控制電路，所述開關(guān)充電器接收外部輸入電源，經(jīng)功率轉(zhuǎn)換后輸出合適電流以給充電電池充電，所述控制電路包括有輸入電壓控制環(huán)路、輸入電流控制環(huán)路、充電電流控制環(huán)路和充電電壓控制環(huán)路，所述控制電路還包括基準電流調(diào)節(jié)電路，
[0009]所述輸入電壓控制環(huán)路接收所述開關(guān)充電器的輸入電壓信號和輸入電壓基準信號，以產(chǎn)生第一誤差信號；
[0010]所述輸入電流控制環(huán)路接收所述開關(guān)充電器的輸入電流信號和輸入電流基準信號，以產(chǎn)生第二誤差信號；
[0011]所述充電電流控制環(huán)路接收所述開關(guān)充電器的充電電流信號和充電電流基準信號，以產(chǎn)生第三誤差信號；
[0012]所述充電電壓控制環(huán)路接收所述開關(guān)充電器的充電電壓信號和充電電壓基準信號，以產(chǎn)生第四誤差信號；
[0013]所述控制電路選擇第一誤差信號、第二誤差信號、第三誤差信號和第四誤差信號中的最小值來控制開關(guān)充電器中功率開關(guān)管的開關(guān)動作；
[0014]所述基準電流調(diào)節(jié)電路接收所述第一誤差信號、第二誤差信號、第三誤差信號和第四誤差信號，并將所述第一誤差信號與所述第二誤差信號、第三誤差信號和第四誤差信號均進行比較，當(dāng)檢測到所述第一誤差信號比所述第二誤差信號、第三誤差信號和第四誤差信號均小時，則所述基準電流調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)所述輸入電流控制環(huán)路的輸入電流基準信號，直至所述第一誤差信號不小于所述第二誤差信號、第三誤差信號和第四誤差信號的其中一個。
[0015]優(yōu)選的，所述輸入電壓控制環(huán)路處于導(dǎo)通狀態(tài)時，所述基準電流調(diào)節(jié)電路逐步減小所述輸入電流控制環(huán)路的輸入電流基準信號，直至所述輸入電壓控制環(huán)路處于截止?fàn)?br>??τ ο
[0016]進一步的，所述基準電流調(diào)節(jié)電路包括比較電路、與門電路、計時電路和輸入電流基準信號控制電路，.
[0017]所述比較電路接收所述第一誤差信號、第二誤差信號、第三誤差信號和第四誤差信號，并將所述第一誤差信號分別與所述第二誤差信號、第三誤差信號和第四誤差信號進行比較，以獲得第一比較信號、第二比較信號和第三比較信號；
[0018]所述與門電路接收所述第一比較信號、第二比較信號和第三比較信號，當(dāng)所述第一比較信號、第二比較信號和第三比較信號均為有效狀態(tài)時，所述與門電路輸出的邏輯信號變?yōu)橛行顟B(tài)；
[0019]所述計時電路接收所述邏輯信號，并對所述邏輯信號的有效狀態(tài)進行計時，當(dāng)所述邏輯信號為有效狀態(tài)的時間到達預(yù)設(shè)的時間值時，則所述計時電路輸出的計時信號為有效狀態(tài)；
[0020]所述輸入電流基準信號控制電路接收所述計時信號和預(yù)設(shè)的輸入電流基準信號，當(dāng)所述計時信號為有效狀態(tài)時，則減小所述預(yù)設(shè)的輸入電流基準信號，并輸出調(diào)整過的輸入電流基準信號供下一開關(guān)周期使用。
[0021]進一步的，所述輸入電流基準信號控制電路包括計數(shù)器和基準信號加減電路，
[0022]所述計數(shù)器接收所述計時信號，當(dāng)所述計時信號為有效狀態(tài)時，則計數(shù)器將當(dāng)前記載的次數(shù)增加一次，并將增加后的次數(shù)與預(yù)設(shè)的最大次數(shù)相比，當(dāng)增加后的次數(shù)小于所述預(yù)設(shè)的最大次數(shù)值時，則計數(shù)器輸出的次數(shù)信號為有效狀態(tài)；
[0023]所述基準信號加減電路接收所述次數(shù)信號和預(yù)設(shè)的輸入電流基準信號，當(dāng)所述次數(shù)信號為有效狀態(tài)時，則減小所述預(yù)設(shè)的輸入電流基準信號，輸出調(diào)整過的輸入電流基準信號。
[0024]進一步的，所述輸入電流基準信號控制電路包括比較電路和選擇電路，
[0025]所述比較電路包括N個子比較電路，所述N個子比較電路的第一輸入端均通過第一開關(guān)以接收所述輸入電流信號，第二輸入端分別接收N個輸入電流基準信號，輸出端輸出N個比較信號，其中所述N個輸入電流基準信號依次步階遞減；
[0026]所述選擇電路包括N個鎖定電路、N個開關(guān)電路和N個二極管，所述N個鎖定電路對應(yīng)接收所述N個比較信號，所述N個開關(guān)電路的第一極性端分別對應(yīng)接收所述N個輸入電流基準信號，控制端分別接收所述N個比較信號，所述N個開關(guān)電路的第二極性端連接在一起，并作為所述輸入電流基準信號控制電路的輸出端。
[0027]優(yōu)選的，所述N個輸入電流基準信號產(chǎn)生的電路包括電壓源和N個串聯(lián)連接的電阻，
[0028]所述電壓源和N個電阻串聯(lián)連接，從所述電壓源的正端開始，每個電阻的一個端點信號作為所述N個輸入電流基準信號，至負端結(jié)束，以形成依次步階遞減的N個輸入電流基準信號。
[0029]依據(jù)本發(fā)明的一種用于開關(guān)充電器中的控制方法，所述開關(guān)充電器接收外部輸入電源，經(jīng)功率轉(zhuǎn)換后輸出合適電流以給充電電池充電，包括以下步驟:
[0030]接收所述開關(guān)充電器的輸入電壓信號和輸入電壓基準信號，以產(chǎn)生第一誤差信號；
[0031]接收所述開關(guān)充電器的輸入電流信號和輸入電流基準信號，以產(chǎn)生第二誤差信號