一種恒流充電模式下的充電管理電路制造技術

本發明專利技術提供一種恒流充電模式下的充電管理電路，其包括輸出電路和控制電路，所述輸出電路包括連接于電源和中間節點之間的第一功率開關、連接于中間節點和地之間的第二功率開關、連接于中間節點和輸出電路的輸出端之間的電感，連接于輸出電路的輸出端和地之間的電容；所述控制電路用于檢測所述電感的電感電流，當所述電感電流大于第一電流閾值時，控制第一功率開關關斷和第二功率開關導通，當所述電感電流小于第二電流閾值時，控制第一功率開關導通和第二功率開關關斷，其中第一電流閾值大于第二電流閾值。從而將充電管理電路輸出的平均電流IA調整到某個設定值，其電路結構較簡單，可以節省芯片面積，降低芯片的成本。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電源管理領域，特別涉及一種恒流充電模式下的充電管理電路。
技術介紹
充電管理芯片(或者稱為充電管理電路)通常被用于延長鋰電池使用壽命和提高鋰電池的安全性。請參考圖I所示，其為現有技術中恒流充電模式下的充電管理電路的電路示意圖。該充電管理電路包括輸出電路110和反饋控制電路120。所述輸出電路110 包括 PMOS (P-channel Metal Oxide Semiconductor)晶體管MPl (或者稱為第一功率開關)、NMOS (N-channel Mental Oxide Semiconductor)晶體管 麗I (或者稱為第二功率開關)、電感LI、檢測電阻Rl和電容Cl。PMOS晶體管MPl和NMOS晶體管麗I依次串聯于輸入電源VDD和地之間，電感LI、檢測電阻Rl和電容Cl依次串聯于PMOS晶體管MPl和NMOS晶體管麗I的連接節點LX和地之間，其中檢測電阻Rl和電容Cl的連接節點作為所述輸出電路110的輸出端VBAT (或者稱為電池端VBAT)。電池BAT的正、負極分別連接于輸出電路110的輸出端VBAT和地之間。PMOS晶體管為主開關，NMOS晶體管麗I為同步整流開關，電感LI和電容Cl構成濾波電路，輸出平均電流IA。所述反饋控制電路120包括運算放大器0ΡΑ、濾波電路122、誤差放大器EA、振蕩器124、脈寬調制(PWM:Pulse Width Modulation)比較器PWMC、補償電路126和控制電路128。所述運算放大器OPA用于采集檢測電阻Rl上的壓降，其正相輸入端與電感LI和檢測電阻Rl的連接節點相連，其反相輸入端與檢測電阻Rl和電容Cl的連接節點(即輸出電路的輸出端VBAT)相連，其輸出端輸出反映流經檢測電阻Rl的平均電流信號IA的反饋電壓VIA。所述誤差放大器EA對所述反饋電壓VIA和參考電壓VR的差進行放大以輸出誤差放大信號ΕΑ0。為了減小脈動的反饋電壓VIA (其為直流電壓)中的交流成分，在運算放大器OPA與所述誤差放大器EA的正相輸入端之間連接有濾波電路122。所述脈寬調制比較器PWMC比較由所述振蕩器124產生的三角波信號RAMP和所述誤差放大信號EAO以得到脈寬調制信號PWM0。由于整個反饋環路采用閉環控制，實現環路穩定性較困難，因此，在所述誤差放大器EA與所述脈寬調制比較器PWMC之間連接有補償電路126，來滿足穩定性要求。所述控制電路128包括與PMOS晶體管MPl的控制端相連的第一輸出端GPl和與NMOS晶體管麗I的控制端相連的第二輸出端GN1，其根據所述脈寬調制信號PWMO控制PMOS晶體管MPl和NMOS晶體管MNl交替導通，從而使所述輸出電路110輸出的平均電流IA調整到某個設定值。如圖I所示的恒流充電模式下的充電管理電路包括如下缺點第一、在所述輸出電路110中需要檢測電阻R1，此電阻一般電阻值較小，且需是散熱較好的功率電阻，價格較高；第二、檢測電阻Rl上將產生額外的功率損耗，降低系統效率；第三、由于補償電路126至少由電容構成，或者是電容和電阻串聯或并列構成。此電容將消耗較大的芯片面積，增加了芯片成本；第四、環路補償的同時限制了所述輸出電路110中的電感LI和電容Cl的選擇，只能采用某些固定電感值和電容值，不當選擇可能導致振蕩。因此，有必要提供一種改進的技術方案來克服上述問題。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種恒流充電模式下的充電管理電路，其電路結構較簡單，可以節省芯片面積，降低芯片的成本。為了解決上述問題，本專利技術提供一種恒流充電模式下的充電管理電路，其包括輸出電路和控制電路，所述輸出電路包括連接于電源和中間節點之間的第一功率開關、連接于中間節點和地之間的第二功率開關、連接于中間節點和輸出電路的輸出端之間的電感， 連接于輸出電路的輸出端和地之間的電容；所述控制電路用于檢測所述電感的電感電流，當所述電感電流大于第一電流閾值時，控制第一功率開關關斷和第二功率開關導通，當所述電感電流小于第二電流閾值時，控制第一功率開關導通和第二功率開關關斷，其中第一電流閾值大于第二電流閾值。進一步的，當所述電感電流大于第一電流閾值時，先控制第一功率開關關斷，然后控制第二功率開關導通；當所述電感電流IL小于第二電流閾值時，先控制第二開關關斷，然后控制第一功率開關導通。進一步的，在第一功率開關導通和第二功率開關關斷時，所述控制電路通過檢測第一功率開關上的電流來檢測所述電感的電感電流；在第一功率開關關斷和第二功率開關導通時，所述控制電路通過檢測第二功率開關上的電流來檢測所述電感的電感電流，所述控制電路包括第一比較電路和第二比較電路。所述第一比較電路對第一電流閾值和第一功率開關上的電流進行比較以確定所述電感電流是否大于第一電流閾值；所述第二比較電路對第二電流閾值和第二功率開關上的電流進行比較以確定所述電感電流是否小于第二電流閾值。進一步的，所述控制電路還包括第一電流閾值確定電路和第二電流閾值確定電路，所述第一電流閾值確定電路產生一個反映第一電流閾值的第一參考電壓，第二電流閾值確定電路產生一個反映第二電流閾值的第二參考電壓，在第一功率開關導通和第二功率開關關斷時，第一比較電路比較第一參考電壓和所述第一功率開關上的壓降以確定所述電感電流是否大于第一電流閾值，此時，所述第一功率開關上的壓降能夠反映第一功率開關上的電流大??；在第一功率開關關斷和第二功率開關導通時，第二比較電路比較第二參考電壓和所述第二功率開關上的的壓降以確定所述電感電流是否小于第二電流閾值，此時所述第二功率開關上的壓降能夠反映第二功率開關上的電流大小。進一步的，所述第一功率開關為第一 PMOS晶體管，所述第二功開關為第一 NMOS晶體管，所述第一電流閾值確定電路包括第二 PMOS晶體管和第一基準電流產生電路，所述第二PMOS晶體管的柵極與第一 PMOS晶體管的柵極相連，源極與電源相連，漏極與第一基準電流產生電路產生的下拉型基準電流相連，所述下拉型基準電流驅動第二 PMOS晶體管的漏極，從第二 PMOS晶體管的漏極流向地節點，所述第一 PMOS晶體管相對第二 PMOS晶體管的寬長比之比為第一比值，第一 PMOS晶體管和第二 PMOS晶體管同時導通或者關斷，當第一PMOS晶體管和第二 PMOS晶體管導通時，所述第二 PMOS晶體管上的壓降為所述第一參考電壓，第一電流閾值等于所述下拉型基準電流的電流值與所述第一比值的乘積；所述第二電流閾值確定電路包括第二 NMOS晶體管和第二基準電流產生電路，所述第二 NMOS晶體管的柵極與第一 NMOS晶體管的柵極相連，源極與所述中間節點相連，漏極與第二基準電流產生電路產生的注入型基準電流相連，所述注入型基準電流驅動第二 NMOS晶體管的漏極，從電源節點流向第二 NMOS晶體管的漏極，第一 NMOS晶體管相對第二 NMOS晶體管的寬長比之比為第二比值，第一 NMOS晶體管和第二 NMOS晶體管同時導通或者關斷，當第一 NMOS晶體管和第二 NMOS晶體管導通時，所述第二 NMOS晶體管上的壓降為所述第二參考電壓，第二電流閾值等于所述注入型基準電流的電流值與所述第二比值的乘積。進一步的，所述第一比較電路的第一輸入端與所述第二 PMOS晶體管的漏極相連，第二輸入端與所本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種恒流充電模式下的充電管理電路，其特征在于，其包括輸出電路和控制電路，所述輸出電路包括連接于電源和中間節點之間的第一功率開關、連接于中間節點和地之間的第二功率開關、連接于中間節點和輸出電路的輸出端之間的電感，連接于輸出電路的輸出端和地之間的電容；所述控制電路用于檢測所述電感的電感電流，當所述電感電流大于第一電流閾值時，控制第一功率開關關斷和第二功率開關導通，當所述電感電流小于第二電流閾值時，控制第一功率開關導通和第二功率開關關斷，其中第一電流閾值大于第二電流閾值。

【技術特征摘要】
2011.12.15 CN 201110424397.31.一種恒流充電模式下的充電管理電路，其特征在于，其包括輸出電路和控制電路， 所述輸出電路包括連接于電源和中間節點之間的第一功率開關、連接于中間節點和地之間的第二功率開關、連接于中間節點和輸出電路的輸出端之間的電感，連接于輸出電路的輸出端和地之間的電容； 所述控制電路用于檢測所述電感的電感電流，當所述電感電流大于第一電流閾值時，控制第一功率開關關斷和第二功率開關導通，當所述電感電流小于第二電流閾值時，控制第一功率開關導通和第二功率開關關斷，其中第一電流閾值大于第二電流閾值。2.根據權利要求I所述的充電管理電路，其特征在于，當所述電感電流大于第一電流閾值時，先控制第一功率開關關斷，然后控制第二功率開關導通；當所述電感電流IL小于第二電流閾值時，先控制第二開關關斷，然后控制第一功率開關導通。3.根據權利要求I或者2所述的充電管理電路，其特征在于，在第一功率開關導通和第二功率開關關斷時，所述控制電路通過檢測第一功率開關上的電流來檢測所述電感的電感電流；在第一功率開關關斷和第二功率開關導通時，所述控制電路通過檢測第二功率開關上的電流來檢測所述電感的電感電流， 所述控制電路包括第一比較電路和第二比較電路。所述第一比較電路對第一電流閾值和第一功率開關上的電流進行比較以確定所述電感電流是否大于第一電流閾值；所述第二比較電路對第二電流閾值和第二功率開關上的電流進行比較以確定所述電感電流是否小于第二電流閾值。4.根據權利要求3所述的充電管理電路，其特征在于，所述控制電路還包括第一電流閾值確定電路和第二電流閾值確定電路， 所述第一電流閾值確定電路產生一個反映第一電流閾值的第一參考電壓，第二電流閾值確定電路產生一個反映第二電流閾值的第二參考電壓， 在第一功率開關導通和第二功率開關關斷時，第一比較電路比較第一參考電壓和所述第一功率開關上的壓降以確定所述電感電流是否大于第一電流閾值，此時，所述第一功率開關上的壓降能夠反映第一功率開關上的電流大??； 在第一功率開關關斷和第二功率開關導通時，第二比較電路比較第二參考電壓和所述第二功率開關上的的壓降以確定所述電感電流是否小于第二電流閾值，此時所述第二功率開關上的壓降能夠反映第二功率開關上的電流大小。5.根據權利要求4所述的充電管理電路，其特征在于，所述第一功率開關為第一PMOS晶體管，所述第二功開關為第一 NMOS晶體管， 所述第一電流閾值確定電路包括第二 PMOS晶體管和第一基準電流產生電路，所述第二PMOS晶體管的柵極與第一PMOS晶體管的柵極相連，源極與電源相連，漏極與第一基準電流產生電路產生的下拉型基準電流相連，所述下拉型基準電流驅動第二 PMOS晶體管的漏極，從第二 PMOS晶體管的漏極流向地節點，所述第一 PMOS晶體管相對第二 PMOS晶體管的寬長比之比為第一比值，第一 PMOS晶體管和第二 PMOS晶體管同時導通或者關斷，當第一PMOS晶體管和第二 PMOS晶體管導通時，所述第二 PMOS晶體管上的壓降為所述第一參考電壓，第一電流閾值等于所述下拉型基準電流的電流值與所述第一比值的乘積； 所述第二電流閾值確定電路包括第二 NMOS晶體管和第二基準電流產生電路，所述第二NMOS晶體管的柵極與第一 NMOS晶體管的柵極相連，源極與所述中間節點相連，漏極與第二基準電流產生電路產生的注入型基準電流相連，所述注入型基準電流驅動第二 NMOS晶體管的漏極，從電源節點流向第二 NMOS晶體管的漏極，第一 NMOS晶體管相對第二 NMOS晶體管的寬長比之比為第二比值，第一NMOS晶體管和第二NMOS晶體管同時導通或者關斷，當第一 NMOS晶體管和第二 NMOS晶體管導通時，所述第二 NMOS晶體管上的壓降為所述第二參考電壓，第二電流閾值等于所述注入型基準電流的電流值與所述第二比值的乘積。6.根據權利要求5所述的電源管理電路，其特征在于，所述第一比較電路的第一輸入端與所述第二 PMOS晶體管的漏極相連，第二輸入端與所述中間節點LX相連，輸出端輸出第一比較信號，其僅在第一 PMOS晶體管和第二 PMOS晶體管導通且所述中間節點LX的電壓低于所述第二 PMOS晶體管的漏極的電壓時，輸出的第一比較信號為第一邏輯電平，第一比較信號為第一邏輯電平信號代表的是電感電流IL大于第一電流閾值II，其他情況時輸出的第一比較信號為第二邏輯電平； 所述第二比較電路的第一輸入端與第二 NMOS晶體管的漏極相連，第二輸入端與地節點相連，輸出端輸出第二比較信號NC2。其僅在第一 NMOS晶體管和第二 NMOS晶體管導通，且所述第二 NMOS晶體管的漏極的電壓高于地節點的電壓時，輸出的第二...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王釗，
申請(專利權)人：無錫中星微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：