CN102195319A - 充电控制装置和负载驱动装置 - Google Patents
充电控制装置和负载驱动装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102195319A CN102195319A CN2011100689364A CN201110068936A CN102195319A CN 102195319 A CN102195319 A CN 102195319A CN 2011100689364 A CN2011100689364 A CN 2011100689364A CN 201110068936 A CN201110068936 A CN 201110068936A CN 102195319 A CN102195319 A CN 102195319A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- voltage
- error
- reference voltage
- produces
- feedback
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 33
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 108010032363 ERRalpha estrogen-related receptor Proteins 0.000 description 2
- 101150033269 ESRRG gene Proteins 0.000 description 2
- 102100031855 Estrogen-related receptor gamma Human genes 0.000 description 2
- 101000851696 Homo sapiens Steroid hormone receptor ERR2 Proteins 0.000 description 2
- 101100333774 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ERR3 gene Proteins 0.000 description 2
- 102100036832 Steroid hormone receptor ERR1 Human genes 0.000 description 2
- 102100036831 Steroid hormone receptor ERR2 Human genes 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 2
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
- H02J7/04—Regulation of charging current or voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/007182—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
- H01M2010/4271—Battery management systems including electronic circuits, e.g. control of current or voltage to keep battery in healthy state, cell balancing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
本发明提供了一种充电控制装置，包括：充电控制电路，通过控制在电源与二次电池之间连接的输出级来控制二次电池的充电。充电控制电路包括：第一误差放大器，响应于预定的第一参考电压与第一反馈电压之间的差，来产生第一误差电压。第一反馈电压的值是根据从电源提供给输出级的初级电流来确定的。充电控制电路还包括：第二误差放大器，响应于预定的第二参考电压和第一误差电压中的任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压。第二反馈电压的值是根据从输出级提供给二次电池的充电电流来确定的。充电控制电路还包括：控制信号发生器，响应于第二误差电压产生输出级的控制信号。
Description
技术领域
本发明涉及针对充电电流或驱动电流具有恒定电流控制功能的一种充电控制装置或一种负载驱动装置。
背景技术
图6示出了根据现有技术的充电控制装置。该充电控制装置包括：第一反馈回路，对从适配器提供的适配器电流Iadp执行恒定电流控制；第二反馈回路，对提供给二次电池(secndary battery)BAT的充电电流Ichg执行恒定电流控制；以及第三反馈回路，对提供给二次电池BAT的充电电压Vbat执行恒定电压控制。这些反馈回路并联。为相应的反馈回路提供误差放大器ERR1至ERR3。将误差放大器ERR1至ERR3的每个输出经由二极管OR电路提供给输出控制电路CTRL。
在日本专利公开No.2000-299944中公开了相关技术的示例。
关于现有技术的充电控制装置，如果系统电流Isys在二次电池BAT充电期间突然增大，则通过适配器电流Iadp的恒定电流控制将适配器电流Iadp限制到预定值，适配器电流Iadp由第一反馈回路来控制。因此，可以防止来自适配器(未示出)的电流过度提供。
然而，在现有技术的充电控制装置中，如果第一反馈回路将适配器电流Iadp的值限制到预定值，则第二反馈回路将充电电流Ichg限制到比所设置的值小的值。因此，第二误差放大器ERR2的输出变成超量程(over range)状态，以在第二反馈回路中驱动更大的充电电流Ichg。
在这样的情况下，如果系统电流Isys突然减小，并且第一反馈回路对适配器电流Iadp的恒定电流控制完成，从而充电电流Ichg增大，则第二回路对充电电流Ichg的恒定电流控制从第二误差放大器ERR2的超量程状态重新开始。因此，存在大于预定值的电流流经二次电池BAT的风险。因此，需要一种解决该问题的电路(例如，软启动电路)。
图7示出了根据现有技术的的适配器电流Iadp、充电电流Ichg、和系统电流Isys的操作。在图7中，在时刻t3，第一反馈回路的适配器电流Iadp的恒定电流控制是未锁定的(没有锁定)。那么，就在第二反馈回路对充电电流Ichg的恒定电流控制重新开始之后，发生充电电流Ichg的过冲(overshoot)。
在上述描述中，尽管示意了充电控制装置，但是在具有用于驱动电流的恒定电流控制功能的负载驱动装置(例如，LED驱动装置或电机驱动装置)中可以出现相同的问题。
发明内容
本公开描述了在一些实现方式中能够对充电电流和驱动电流正确地执行恒定电流控制的一种充电控制装置和一种负载驱动装置。
在一个方面，充电控制装置包括充电控制电路，充电控制电路通过控制在电源与二次电池之间连接的输出级来控制二次电池的充电。充电控制电路包括第一和第二误差放大器。第一误差放大器响应于预定的第一参考电压与第一反馈电压之间的差，来产生第一误差电压。第一反馈电压的值是根据从电源提供给输出级的初级电流来确定的。第二误差放大器响应于预定的第二参考电压和第一误差电压中的任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压。第二反馈电压的值是根据从输出级提供给二次电池的充电电流来确定的。充电控制电路包括控制信号发生器。控制信号发生器响应于第二误差电压产生输出级的控制信号。
在附图和以下描述中说明了本发明的一个或多个实现方式的具体内容。根据说明书和附图以及根据权利要求，其他特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的充电控制装置的示例。
图2示出了适配器电流Iadp、充电电流Ichg以及系统电流Isys。
图3A示出了产生第二参考电压Vref2的第一技术。
图3B示出了产生第二参考电压Vref2的第二技术。
图4A示出了作为输出级的降压电路。
图4B示出了作为输出级的升压电路。
图4C示出了作为输出级的升压和降压电路。
图5A示出了充电控制装置。
图5B示出了LED驱动装置。
图5C示出了电机驱动装置。
图6示出了根据现有技术的充电控制装置。
图7示出了根据现有技术的适配器电流Iadp、充电电流Ichg以及系统电流Isys。
具体实施方式
如图1所示，充电控制IC 100包括第一误差放大器101、第二误差放大器102、第三误差放大器103、PWM(脉宽调制)比较器104、上侧驱动器105、下侧驱动器106、电阻器107和108、电平移动器109和110、以及稳压器111。可以对这些元件进行集成。为电子装置(例如，膝上型PC)配备充电控制IC 100。
充电控制IC 100包括以下端子作为连接至外部接口的端子：DCIN端子(电源端子)、LDO端子(内部电源端子[5.2伏])、CSSP端子(初级电流(primary current)检测端子[+])、CSNN端子(初级电流检测端子[-])、BATT端子(电池电压监控端子)、CSIN端子(充电电流检测端子[-])、CSIP端子(充电电流检测端子[+])、BST端子(驱动高压侧MOS FET的升压(step-up)端子)、HDRV端子(高压侧MOSFET的输出端子)、LX端子(电感器[线圈]连接端子)、PLAO端子(功率(power)LDO的输入端子)、LDRV端子(低压侧MOSFET的输出端子)、PGND端子(功率GND端子[0伏])、CCI端子(恒定电流充电的反馈误差的输出端子)、ICTL端子(恒定电流充电的设置信号的输入端子)、CCS(初级电流的反馈误差的输出端子)、SCTL端子(初级限制电流的设置端子)、CCV端子(恒定电压充电的反馈误差的输出端子)、以及VCTL端子(恒定电压充电的设置信号的输入端子)。
NMOS场效应晶体管(FET)N1和N2、线圈L1、电阻器R1至R5、电容器C1至C5、二极管D1、以及二次电池BAT外部地连接至充电控制IC 100。
晶体管N1的漏极端子连接至CSSN端子。晶体管N1的源极端子和后栅极(back gate)连接至LX端子。晶体管N1的栅极端子连接至HDRV端子。晶体管N2的漏极端子连接至LX端子。晶体管N2的源极端子和后栅极连接至PGND端子。晶体管N2的栅极端子连接至LDRV端子。线圈L1的第一端连接至LX端子。线圈L1的第二端子连接至CSIP端子。电阻器R1的第一端连接至DCIN端子和CSSP端子。电阻器R1的第二端连接至CSSN端子。电阻器R2的第一端连接至CSIP端子。第二电阻器的第二端子连接至CSIN端子。电容器C1的第一端子连接至CSIN端子。电容器C1的第二端子连接至地端子。电容器C2的第一端连接至BST端子。电容器C2的第二端连接至LX端子。二极管D1的阴极端子连接至BST端子。二极管D1的阳极端子连接至LDO端子。二次电池BAT的正端子连接至CSIN端子和BATT端子。二次电池BAT的负端子连接至地端子。DCIN端子连接至适配器(电源)。LDO端子连接至PLAO端子。从CSSN端子(电阻器R1的第二端)提供在本身具备充电控制IC 100的系统处所消耗的系统电流Isys。
在适配器与二次电池BAT之间提供晶体管N1和N2、线圈L1、电容器C1和C2、以及二极管D1。因此，通过将适配器电压Vadp转换到二次电池BAT的充电电压Vbat，来形成降压(step-down)输出级。电容器C2和二极管D1可以是形成自举电路(bootstrap circuit)的分立元件。自举电路产生高电压，以导通NMOS FET N1。如果使用PMOS FET来代替NMOS FET N1，则不需要包括电容器C1和二极管D1。
电阻器R1是感测电阻器，检测从适配器向输出级提供的适配器电流(初级电流)。电阻器R2是感测电阻器，检测从输出级提供到二次电池BAT的充电电流Ichg。电流检测不限于所示配置。例如，除了从适配器到二次电池BAT的电流路径以外，可以提供额外电流路径来检测电流。
电阻器R3和电容器C3直接连接在CCI端子与地端子之间，并且形成第二误差放大器102的相位补偿电路。电阻器R4和电容器C5直接连接在CCS端子与地端子之间，并且形成第一误差放大器101的相位补偿电路。电阻器R5和电容器C5直接连接在CCV端子与地端子之间，并且形成第三误差放大器103的相位补偿电路。
以下描述在充电电路IC 100中提供的电路元件。
第一误差放大器101基于预定的第一参考电压Vref1与第一反馈电压Vfb1之间的差提供电流，其中，根据适配器电流Iadp确定Vfb1的值。第一误差放大器101是gm放大器(跨导放大器)，gm放大器产生至CCS端子的第一误差电压Verr1。第一误差放大器101的非反相端子(+)连接至第一参考电压Vref1的电压输入端子(SCTL端子)。第一误差放大器101的反相端子(-)连接至第一反馈电压Vfb1的电压输入端子(电平移动器109的输出端子)。第一误差放大器101的输出端子连接至CCS端子。第一参考电压Vref1是参考电压，以设置适配器电流Iadp的上限值。第一反馈误差电压Vfb1越高，该第一反馈电压Vfb1越接近第一参考电压Vref1，第一误差电压Verr1变得越低。因此，第一误差放大器101是形成第一反馈回路以对适配器电流Iadp执行恒定电流控制的电路元件之一。
误差放大器102是gm放大器，以选择预定的第二参考电压Vref2和第一误差电压Verr1和第三误差电压Verr3(稍后描述)中的任一个。误差放大器102基于所选电压(最低电压)与第二反馈电压Vfb2之间的差来输出电流。因此，误差放大器102产生至CCI端子的第二误差电压Verr2。第二误差放大器102的第一非反相端子(+)连接至第二参考电压Vref2的电压输入端子(ICTL端子)。第二误差放大器102的第二非反相端子(+)连接至第一误差电压Verr1的电压输入端子(CCS端子)。第二误差放大器102的第三非反相端子(+)连接至第三误差电压Veer3的电压输入端子(CCV端子)。第二误差放大器102的反相端子(-)连接至第二反馈电压Vfb2的电压输入端子(电平移动器110的输出端子)。第二误差放大器的输出端子连接至CCI端子。第二参考电压Vref2是用于设置充电电流Ichg上限值(期望值)的参考电压。第二反馈电压Vfb2越高，第二反馈电压Vfb2越接近第二参考电压Vref2，第二误差电压Verr2变得越低。因此，第二误差放大器102是形成第二反馈回路以对充电电流Ichg执行恒定电流控制的电路元件之一。如果第一误差电压Verr1或第三误差电压Verr3低于第二参考电压Vref2，则基于两个电压Verr1和Verr3中最低的电压与第二反馈电压Vfb2之间的差，产生第二误差电压Verr2。因此，第二误差放大器102是形成第二反馈回路的电路元件之一。第二误差放大器102也是第一反馈回路和第三反馈回路(以下描述)的电路元件之一。
第三误差放大器103是gm放大器，基于预定的第三参考电压Vref3与第三反馈电压Vfb3之间的差输出电流，其中，根据充电电压Vbat来确定第三反馈电压Vfb3的值。因此，第三误差放大器103产生至CCV端子的第三误差电压Verr3。第三误差放大器103的非反相端子(+)连接至第三参考电压Vref3的输入端子(VCTL端子)。第三误差放大器103的反相端子(-)连接至第三反馈电压Vfb3的输入端子(电阻器107与电阻器108之间的连接节点)。第三误差放大器103的输出端子连接至CCV端子。第三参考电压Vref3是设置充电电压Vbat的上限值的参考电压。第三反馈电压Vfb3越高，第三反馈电压Vfb3越接近第三参考电压Vref3，第三误差电压Verr3变得越低。因此，第三误差放大器103是形成第三反馈回路以对充电电压Vbat执行恒定电压控制的电路元件之一。
关于第一误差放大器101、第二误差放大器102和第三误差放大器103，可以使用电压输出放大器来代替gm放大器以输出电流。
PWM比较器104基于第二误差电压Verr2与预定频率的三角波电压OSC之间的比较，来产生脉宽调制信号PWM。PWM比较器104的反相端子(-)连接至第二误差电压Verr2的电压输入端子(第二误差放大器102的输出端子)。PWM比较器104的非反相端子(+)连接至三角波电压OSC的电压输入端子(+)。如果第二误差电压Verr2低于三角波电压OSC，则脉宽调制信号PWM变成高电平，如果第二误差电压Verr2高于三角波电压OSC，则脉宽调制信号PWM变成低电平。因此，关于脉宽调制信号PWM的脉宽(高电平周期)，第二误差电压Verr2越低，脉宽变得越长，并且第二误差电压Verr2越高，脉宽变得越短。PWM比较器104的输出端子连接至上侧驱动器105和下侧驱动器106。
上侧驱动器105基于脉宽调制信号PWM产生晶体管N1的栅极信号。如果脉宽调制信号PWM是高电平，则上侧驱动器105向晶体管N1的栅极提供低电平信号，并且截止晶体管N1。如果脉宽调制信号PWM是低电平，则上侧驱动器105向晶体管N1的栅极提供高电平信号，并且导通晶体管N1。
下侧驱动器106基于脉冲调制信号PWM产生晶体管N2的栅极信号。如果脉宽调制信号PWM是高电平，则下侧驱动器106向晶体管N2的栅极提供高电平信号，并且导通晶体管N2。如果脉宽调制信号PWM是低电平，则下侧驱动器6向晶体管N2的栅极提供低电平信号，并且截止晶体管N2。
上侧驱动器105和下侧驱动器106被操作为，使得它们不会同时导通晶体管N1和N2。如果脉宽调制信号从地低电平升至高电平，则晶体管N2在晶体管N1截止之后导通。如果脉宽调制信号从高电平降至低电平，则晶体管N1在晶体管N2截止之后导通。
PWM比较器104和上侧驱动器105和下侧驱动器106是控制信号发生器，基于第二误差电压Verr2产生输出级的控制信号(即，晶体管N1和N2的栅极信号)。
晶体管107和108连接在BATT端子与地端子之间，并且通过用充电电压Vbat除以预定的比值(例如，1/10)，来产生第三反馈电压Vfb3。
电平移动器109通过使电阻器R1所产生的电压(即，CSSP端子与CSSN端子之间的电压)倍增(例如，10倍)，来产生反馈电压Vfb1。
电平移动器110通过使电阻器R2所产生的电压(即，CSIP端子与CSIN端子之间的电压)倍增(例如，10倍)，来产生第二反馈电压Vfb2。
稳压器111通过对提供给DCIN端子的适配器电压Vadp进行降压，来产生预定的内部电源电压(例如，5.25伏)，并且向LDO端子提供内部电源电压。
充电控制器IC 100通过控制在适配器与二次电池BAT之间连接的输出级，来控制二次电池BAT的充电。以下描述充电控制IC 100的操作。
以下描述当通过第一反馈回路将适配器电流Iadp限制到预定的上限值时的操作。当激活第一反馈回路时，可以假定一种状况。该状况是以下状态：系统电流Isys在二次电池BAT的充电期间突然增大并且适配器电流Iadp接近预定的上限值，第一误差电压Verr1变成第二参考电压Vref2、第一误差电压Verr1和第三误差电压Verr3这三个电压之中的最低电压。
在这样的状况下，在第二误差放大器102处，基于第一误差电压Verr1和第二反馈电压Vfb2之间的差，产生第二误差电压Verr2。因此，充电电流Ichg被限制为小于根据第二参考电压Vref2确定的上限值。适配器电流Iadp由根据第一参考电压Vref1所确定的预定的上限值来限制。
例如，如果将第一参考电压Vref1设置为375毫伏，并且将第一反馈电压Vfb1设置为是电阻器R1上的电压的10倍，则通过适配器电流Iadp的恒定电流控制，第一反馈回路将电阻R1上的电压均衡为37.5毫伏。如果电阻器R1的电阻是15毫欧，则适配器电流Iadp的上限值变成2.5安培(即，37.5毫伏/15毫欧)。
因此，第一反馈回路将适配器电流Iadp限制为预定值。在系统电流Isys在二次电池BAT充电期间突然增大的情况下，可以防止从适配器过度地提供电流。
以下描述通过第三反馈回路将电池电压Vbat限制为预定上限值时的操作。当激活第三反馈回路时，可以假定一种状况。该状况是以下状态：二次电池BAT的充电继续并且充电电压Vvat接近预定上限值，第三误差电压Verr3变成第二参考电压Vref2、第一误差电压Verr1和第三误差电压Verr3这三个电压之中的最低电压。
在这样的情况下，在第二误差放大器102处，基于第三误差电压Verr3和第二反馈电压Vfb2之间的差，来产生第二误差电压Verr2。因此，充电电流Ichg被限制为小于根据第二参考电压Vref2所确定的上限值。充电电压Vbat被限制为根据第三参考电压Vref3所确定的预定上限值。
例如，如果将第三参考电压Vref3设置为0.84伏，并且将第三反馈电压Vfb3设置为充电电压Vbat的十分之一，则通过充电电压Vbat的恒定电压控制，第三反馈回路使充电电压Vbat等于8.4伏。期望使得第三参考值Vref3根据用于二次电池BAT的单元(cell)数目可调整。如果锂离子电池用作二次电池BAT(单元的满充电电压例如是4.2伏)，则根据用于二次电池BAT的单元数目，将0.42伏、0.84伏、1.26伏或1.68伏这4个电压之一设置为第三参考电压Vref3。因此，该技术可以应用于增加/减少单元数目。
通过第三反馈回路将充电电压Vbat限制为预定上限值。因此，可以防止二次电池BAT的过度充电。
以下描述当通过第二反馈回路将充电电流Ichg限制到预定值时的操作。当激活第二反馈回路时，假定一种状况。该状况是以下状态：适配器电流Iadp小于预定上限值且二次电池BAT没有充满，第二参考电压Vref2变成第二参考电压Vref2、第一误差电压Verr1和第三误差电压Verr3这三个电压之中的最低电压。
在这样的状况下，在第二误差放大器102处，基于第二参考电压Vref2与第二反馈电压Vfb2之间的差，来产生第二误差电压Verr2。因此，充电电流Ichg被控制为根据第二参考电压Vref2所确定的原始上限值(目标值)。
例如，如果将第二参考电压Vref2设置为375毫伏，并且将第二反馈电压Vfb2设置为是电阻器R2上电压的10倍，则通过充电电流Ichg的恒定电流控制，第二反馈回路使电阻器R2上的电压等于37.5毫伏。如果电阻器R2的电阻为15毫欧，则充电电流Ichg的上限值变成2.5安培(即，37.5毫伏/15毫欧)。
因此，通过第二反馈回路将充电电流Ichg限制到预定上限值。可以防止为二次电池BAT过度提供电流，并且可以安全地对二次电池BAT进行充电。
如上所述，提供用于对充电电流Ichg执行恒定电流控制的第二反馈回路作为操作的基础。如果适配器电流Iadp或充电电压Vbat接近预定上限值，以将充电电流Ichg降低为小于预定上限值，则提供对适配器电流Iadp执行恒定电流控制的第一反馈回路和对充电电压Vbat执行恒定电压控制的第三反馈回路。
上述布置具有并联的第一反馈回路、第二反馈回路、和第三反馈回路。如果通过第一反馈回路将适配器电流Iadp限制到预定上限值，则第二反馈回路的第二误差放大器102的输出不会引起超量程状态。因此，如果第一反馈回路对适配器电流Iadp的恒定电流控制是未锁定的(没有锁定)，并且第二反馈回路对充电电流Ichg的恒定电流控制重新开始，则可以防止充电电流Ichg的过度提供流至二次电池BAT(即，可以防止电流的过冲)。因此，不需要软启动电路来对二次电池BAT进行安全充电。
可以提供用于对充电电流Ichg执行恒定电流控制的第二反馈回路作为操作基础。因此，对于激活第二反馈回路时的恒定电流模式和激活第三反馈回路时的恒定电压模式，可以消除输出级的LC滤波器(二次LPF[低通滤波器])所引起的相位延迟。从而可以激活稳定的反馈回路。因此，关于根据实施例的充电控制IC 100，与提供第三反馈回路(执行针对充电电压Vbat的恒定电压控制的第三反馈回路)作为操作基础的组成相比，容易实现相位补偿。
为了实现反馈回路间的平滑改变，可以使用多个gm放大器。然而，该结构导致电路面积的增大，并且需要对gm放大器的值进行均衡。然而，对于上述充电控制IC 100而言，不存在这样的问题。因此，可以用简单结构来避免电路面积的增大，并且可以实现反馈回路间的平滑改变。
图2是示出了根据实施例的充电控制IC 100的适配器电流Iadp、充电电流Ichg和系统电流Isys的波形图。
图2中，在时刻t1处，二次电池BAT的充电开始。在t1至t2时刻期间，执行第二反馈回路对充电电流Ichg的恒定电流控制。在时刻t2处，系统电流Isys突然增大。在t2至t3时刻期间，执行第一反馈回路对适配器电流Iadp的恒定电流控制。在t3时刻处，系统电流Isys突然减小，并且终止第一反馈回路对适配器电流Iadp的恒定电流控制。在t3时刻之后，重新开始第二反馈回路对充电电流Ichg的恒定电流控制。
如图2和图7所示，对于上述充电控制IC 100，当在t3时刻第一反馈回路操作变为第二反馈回路操作时，可以防止充电电流Ichg的过度提供流至二次电池BAT。
以下参照图3A和3B描述产生第二参考电压Vref2的技术。
作为示例，图3A示出了一种系统，该系统提供PWM信号S1作为控制信号来控制第二参考电压Vref2，并且提供来自微型计算机200的信号发生器201的PWM信号S1。
PWM信号发生器201响应于外部参考电压REFIN的输入进行操作，并且输出占空比为A[×100％](A大于或等于零，且小于或等于1)的PWM信号S1。PWM信号S1的高电平是参考电压REFIN[毫伏]，并且低电平是0伏。
平滑电路300对PWM信号S1进行平滑，并且产生模拟电压S2。可以计算A乘以REFIN(A*REFIN[毫伏])，作为模拟电压S2的电压。因此，模拟电压S2响应于外部参考电压REFIN的影响而波动。
在充电控制IC 100内形成运算电路112，运算电路112根据外部提供的模拟电压S2产生第二参考电压Vref2。运算电路112将模拟电压S2除以外部参考电压REFIN[毫伏]，并乘以预定的内部参考电压B[毫伏]，从而产生第二电压Vref2。因此，可以通过占空比A乘以内部参考电压B(A*B[毫伏])，来计算第二参考电压Vref2的电压。因此，根据PWM信号S1的占空比A和内部参考电压B来确定第二参考电压Vref2，而不会受到外部参考电压REFIN[毫伏]的任何影响。
作为示例，图3B示出了一种系统，该系统提供模拟电压S4作为第二参考电压Vref2的控制信号，并且提供来自微型计算机200的D/A转换器202的模拟电压S4。D/A转换器202可以集成在充电控制IC 100内。
DAC(数模转换器)202响应于外部参考电压REFIN的输入进行操作，将n比特(n是自然数)的数字信号S3(S3大于或等于0，并且小于或等于2n-1)转换成模拟电压S4，并且输出模拟电压S4。计算A乘以REFIN(A＝S3/2n-1大于或等于0，并且小于或等于1)，作为模拟电压S4的值。因此，模拟电压S4根据外部参考电压REFIN的影响而波动。
在充电控制IC 100内形成运算电路112，运算电路112根据从外部提供的模拟电压S4产生第二参考电压Vref2。运算电路112将模拟电压S4除以外部参考电压REFIN并且乘以预定的内部参考电压B，从而产生第二参考电压Vref2。因此，可以通过占空比A乘以内部参考电压B来计算第二参考电压Vref2的电压。因此，第二参考电压Vref2可以根据系数A和内部参考电压B来确定，而不会受到外部参考电压REFIN的任何影响。可以响应于数字信号S3来确定系数A(A＝S3/2n-1)。
以上描述了产生第二参考电压Vref2的技术的示例。同样，可以使用相同技术来产生第一参考电压Vref1和第三参考电压Vref3。
尽管以上描述了使用降压电路的充电控制IC 100的示例，但是本公开不限于所示结构。除了使用降压电路作为输出级的示例以外，还可以使用升压电路(图4B所示)或升压和降压电路(图4C所示)。
上述技术不限于针对充电控制装置的应用。该技术可以用于具有驱动电流的恒定电流控制功能的负载驱动装置，例如LED驱动装置(图5B所示)或电机驱动装置(图5C所示)。
以下总体上描述说明书中公开的技术特征。
在一个方面，一种充电控制装置包括充电控制电路，充电控制电路通过控制在电源与二次电池之间连接的输出级来控制二次电池的充电。充电控制电路包括：第一误差放大器，响应于预定的第一参考电压与第一反馈电压之间的差来产生第一误差电压，第一反馈电压的值是根据从电源提供给输出级的初级电流来确定的；第二误差放大器，响应于预定的第二参考电压和低于误差电压中任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压，第二反馈电压的值是根据从输出级提供给二次电池的充电电流来确定的；以及控制信号发生器，响应于第二误差电压产生输出级的控制信号。
在一些实现方式中，充电控制电路包括：第三误差放大器，基于第三反馈电压与预定的第三参考电压之间的差，来产生第三误差电压，第三反馈电压的值是根据二次电池的充电电压来确定的。第二误差放大器基于预定的第二参考电压、第一误差电压和第三误差电压这三个电压中的任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压。
在一些实现方式中，充电控制电路包括运算电路，运算电路基于从外部提供的模拟电压，产生第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压中的至少任一个。
在一些实现方式中，模拟电压响应于外部参考电压的影响而波动，并且运算电路将模拟电压除以外部参考电压并且乘以预定内部参考电压，以产生第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压中的至少任一个。
根据另一方面，负载驱动装置包括负载驱动电路，负载驱动电路通过控制在电源与负载之间连接的输出级来驱动和控制负载。负载驱动电路包括：第一误差放大器，响应于预定的第一参考电压与第一反馈电压之间的差，来产生第一误差电压，第一反馈电压的值是根据从电源提供给输出级的初级电流来确定的；以及第二误差放大器，响应于预定的第二参考电压和第一误差电压中的任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压，第二反馈电压的值是根据从输出级提供给负载的驱动电流来确定的；以及控制信号发生器，响应于第二误差电压来产生输出级的控制信号。
在一些实现方式中，负载驱动电路包括：第三误差放大器，基于第三反馈电压与预定的第三参考电压之间的差，来产生第三误差电压，第三反馈电压的值是根据提供给负载的驱动电压来确定的。第二误差放大器响应于预定的第二参考电压、第一误差电压以及第三误差电压这三个电压中的任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压。
在一些实现方式中，负载驱动电路包括运算电路，运算电路基于外部提供的模拟电压，产生第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压中的至少任一个。
在一些实现方式中，模拟电压响应于外部参考电压的影响而波动，并且运算电路将模拟电压除以外部参考电压并乘以预定的内部参考电压，以产生第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压中的至少任一个。
在一些实现方式中，负载是发光二极管。
在一些实现方式中，负载是电机。
本公开描述了能够正确地对充电电流和驱动电流执行恒定电流控制的一种充电控制装置和负载驱动装置。
本公开描述了能够安全地对充电电流和驱动电流执行恒定电流控制的一种充电控制装置和负载驱动装置。
已经描述了本发明的许多实现方式。然而，在不背离本发明的精神和范围的前提下可以进行各种修改。相应地，其他实现方式在所附权利要求的范围内。
附图标记列表
100 充电控制装置(充电控制IC)
100-2 LED驱动装置(LED驱动器IC)
100-3 电机驱动装置(电机驱动器IC)
101 第一误差放大器
102 第二误差放大器
103 第三误差放大器
104 PWM比较器
105 上侧驱动器
106 下侧驱动器
107，108 寄存器
109，110 电平移动器
111 稳压器
112 运算电路
200 微型计算机
201 PWM信号发生器
202 数模转换器(DAC)
300 平滑电路
N1，N2 NMOS场效应晶体管
L1 线圈
R1至R5 电阻器
C1至C5 电容器
BAT 二次电池
Claims (20)
1.一种充电控制装置，包括：
充电控制电路，通过控制在电源与二次电池之间连接的输出级来控制二次电池的充电；
其中，充电控制电路包括：
第一误差放大器，响应于预定的第一参考电压与第一反馈电压之间的差，来产生第一误差电压，其中，所述第一反馈电压的值是根据从电源提供给输出级的初级电流来确定的；
第二误差放大器，响应于预定的第二参考电压和第一误差电压中的任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压，其中，所述第二反馈电压的值是根据从输出级提供给二次电池的充电电流来确定的；以及
控制信号发生器，响应于第二误差电压产生输出级的控制信号。
2.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，所述充电控制电路包括：
第三误差放大器，基于第三反馈电压与预定的第三参考电压之间的差，来产生第三误差电压，其中，所述第三反馈电压的值是根据二次电池的充电电压来确定的；
其中，第二误差放大器基于预定的第二参考电压、第一误差电压和第三误差电压这三个电压中的任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压。
3.根据权利要求2所述的充电控制装置，其中，充电控制电路包括：
运算电路，基于在外部提供的模拟电压，产生第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压中的至少任一个。
4.根据权利要求3所述的充电控制装置，其中，模拟电压响应于外部参考电压的影响而波动，运算电路将模拟电压除以外部参考电压并且乘以预定的内部参考电压，以产生第一参考电压、第二参考电压或第三参考电压中的至少任一个。
5.根据权利要求2所述的充电控制装置，其中，第一误差放大器、第二误差放大器和第三误差放大器中的每一个是输出电流的gm放大器或输出电压的运算放大器。
6.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，控制信号发生器包括：
PWM比较器，基于第二误差电压与预定频率的三角波形电压之间的比较，来产生脉宽调制信号；以及
驱动器，基于脉宽调制信号来产生输出级的控制信号。
7.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，充电控制电路包括：
电平移动器，通过使电压信号倍增，来产生第一反馈电压，其中，所述电压信号的值是响应于初级电流来确定的。
8.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，充电控制电路包括：
电平移动器，通过使电压信号倍增，来产生第二反馈电压，其中所述电压信号的值是响应于充电电流来确定的。
9.根据权利要求1所述的充电控制装置，其中，充电控制电路包括：
稳压器，通过对从电源提供的外部电源电压进行逐步减小，来产生预定的内部电源电压。
10.一种负载驱动装置，包括：
负载驱动电路，通过控制在电源与负载之间连接的输出级，来驱动和控制负载；
其中，负载驱动电路包括：
第一误差放大器，响应于预定的第一参考电压与第一反馈电压之间的差，来产生第一误差电压，其中，所述第一反馈电压的值是根据从电源提供给输出级的初级电流来确定的；
第二误差放大器，响应于预定的第二参考电压和第一误差电压中的任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压，其中，所述第二反馈电压的值是根据从输出级提供给负载的驱动电流来确定的；以及
控制信号发生器，响应于第二误差电压产生输出级的控制信号。
11.根据权利要求10所述的负载驱动装置，其中，负载驱动装置包括：
第三误差放大器，基于第三反馈电压与预定的第三参考电压之间的差，来产生第三误差电压，其中，所述第三反馈电压的值是根据提供给负载的驱动电压来确定的；
其中，第二误差放大器响应于预定的第二参考电压、第一误差电压和第三误差电压这三个电压中的任一个与第二反馈电压之间的差，来产生第二误差电压。
12.根据权利要求11所述的负载驱动装置，其中，负载驱动电路包括：
运算电路，基于在外部提供的模拟电压，产生第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压中的至少任一个。
13.根据权利要求12所述的负载驱动装置，其中，模拟电压响应于外部参考电压的影响而波动，运算电路将模拟电压除以外部参考电压并且乘以预定的内部参考电压，以产生第一参考电压、第二参考电压和第三参考电压中的至少任一个。
14.根据权利要求11所述的负载驱动装置，其中，第一误差放大器、第二误差放大器和第三误差放大器中的每一个是输出电流的gm放大器或输出电压的运算放大器。
15.根据权利要求10所述的负载驱动装置，其中，控制信号发生器包括：
PWM比较器，基于第二误差电压与预定频率的三角波形电压之间的比较，来产生脉宽调制信号；以及
驱动器，响应于脉宽调制信号来产生输出级的控制信号。
16.根据权利要求10所述的负载驱动装置，其中，负载驱动电路包括：
电平移动器，通过使电压信号倍增，来产生第一反馈电压，其中，所述电压信号的值是响应于初级电流来确定的。
17.根据权利要求10所述的负载驱动装置，其中，负载驱动电路包括：
电平移动器，通过使电压信号倍增，来产生第二反馈电压，其中所述电压信号的值是响应于驱动电流来确定的。
18.根据权利要求10所述的负载驱动装置，其中，负载驱动电路包括：
稳压器，通过对从电源提供的外部电源电压进行逐步减小，来产生预定的内部电源电压。
19.根据权利要求10所述的负载驱动装置，其中，所述负载是发光二极管。
20.根据权利要求10所述的负载驱动装置，其中，所述负载是电机。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010062973A JP2011199993A (ja) | 2010-03-18 | 2010-03-18 | 充電制御装置、負荷駆動装置 |
| JP2010-062973 | 2010-03-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102195319A true CN102195319A (zh) | 2011-09-21 |
| CN102195319B CN102195319B (zh) | 2015-02-04 |
Family
ID=44602893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201110068936.4A Expired - Fee Related CN102195319B (zh) | 2010-03-18 | 2011-03-18 | 充电控制装置和负载驱动装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8779727B2 (zh) |
| JP (1) | JP2011199993A (zh) |
| CN (1) | CN102195319B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201037953A (en) * | 2009-04-09 | 2010-10-16 | Anpec Electronics Corp | Direct current converter |
| CN103107562B (zh) * | 2011-11-09 | 2014-12-31 | 珠海全志科技股份有限公司 | 一种开关充电电路和电源管理系统 |
| CN102510636B (zh) * | 2011-11-15 | 2013-11-13 | 韦挽澜 | 一种驱动白光led的电流检测ic |
| JP5431445B2 (ja) * | 2011-12-27 | 2014-03-05 | シャープ株式会社 | スイッチング電源回路 |
| CN104734265B (zh) * | 2013-12-24 | 2017-11-03 | 华硕电脑股份有限公司 | 电池的充电电路及电池的充电方法 |
| US10131245B2 (en) * | 2016-08-16 | 2018-11-20 | Ford Global Technologies, Llc | Electrified vehicle DC power conversion with distributed control |
| JP6741945B2 (ja) * | 2016-09-13 | 2020-08-19 | ミツミ電機株式会社 | 電池制御回路 |
| JP6725147B2 (ja) * | 2017-05-31 | 2020-07-15 | 株式会社デンソーテン | 充電制御装置 |
| US11507121B2 (en) * | 2019-12-20 | 2022-11-22 | Texas Instruments Incorporated | Recovery mechanism during an input or output voltage fault condition for a voltage regulator |
| CN111327179B (zh) * | 2020-03-18 | 2021-10-15 | 南京矽力微电子技术有限公司 | 控制电路、控制方法及应用其的开关电源 |
| CN113178923A (zh) * | 2021-05-14 | 2021-07-27 | 广东小天才科技有限公司 | 一种充电装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1250898A (zh) * | 1998-10-08 | 2000-04-19 | 富士通株式会社 | 用于dc－dc转换器的控制器 |
| CN1270433A (zh) * | 1999-04-09 | 2000-10-18 | 富士通株式会社 | 电池充电控制电路、电池充电设备和电池充电控制方法 |
| CN101043151A (zh) * | 2006-03-20 | 2007-09-26 | 富士通株式会社 | 用于控制dc－dc转换器的电路和方法 |
| CN101110488A (zh) * | 2006-07-17 | 2008-01-23 | 美国凹凸微系有限公司 | 对电池组电压监控设备 |
| US20090108825A1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | Cheng Uei Precision Industry Co., Ltd. | Charging circuit for a vehicle charger |
-
2010
- 2010-03-18 JP JP2010062973A patent/JP2011199993A/ja active Pending
-
2011
- 2011-03-15 US US13/048,072 patent/US8779727B2/en active Active
- 2011-03-18 CN CN201110068936.4A patent/CN102195319B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1250898A (zh) * | 1998-10-08 | 2000-04-19 | 富士通株式会社 | 用于dc－dc转换器的控制器 |
| CN1270433A (zh) * | 1999-04-09 | 2000-10-18 | 富士通株式会社 | 电池充电控制电路、电池充电设备和电池充电控制方法 |
| CN101043151A (zh) * | 2006-03-20 | 2007-09-26 | 富士通株式会社 | 用于控制dc－dc转换器的电路和方法 |
| CN101110488A (zh) * | 2006-07-17 | 2008-01-23 | 美国凹凸微系有限公司 | 对电池组电压监控设备 |
| US20090108825A1 (en) * | 2007-10-26 | 2009-04-30 | Cheng Uei Precision Industry Co., Ltd. | Charging circuit for a vehicle charger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8779727B2 (en) | 2014-07-15 |
| US20110227542A1 (en) | 2011-09-22 |
| JP2011199993A (ja) | 2011-10-06 |
| CN102195319B (zh) | 2015-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102195319B (zh) | 充电控制装置和负载驱动装置 | |
| US8853888B2 (en) | Multiple-input DC-DC converter | |
| US7522432B2 (en) | Switching regulator and control circuit and method used therein | |
| US8698475B2 (en) | Switching-mode power supply with ripple mode control and associated methods | |
| CN101145699B (zh) | 电源系统和用于控制输出电压的方法 | |
| KR100967474B1 (ko) | 스위칭 레귤레이터 및 이것을 구비한 전자 기기 | |
| CN100426622C (zh) | 电流模式充电器控制器、便携式电气装置及其控制方法 | |
| CN202798467U (zh) | 直流/直流转换器、使用其的电源装置以及电子设备 | |
| EP3334024B1 (en) | Voltage regulator having boost and charge pump functionality | |
| US8362748B2 (en) | Voltage comparison circuit | |
| CN102801313B (zh) | 开关调节器及包含该开关调节器的电子设备 | |
| US9680323B2 (en) | Single inductor DC-DC converter with regulated output and energy harvesting system | |
| US9684320B2 (en) | DC-DC converter and method for controlling the same and power supply of energy storage system including the same DC-DC converter | |
| US20150162835A1 (en) | Control method and control circuit for four-switch buck-boost converter | |
| US20090102444A1 (en) | Dc-dc converter | |
| US20100148730A1 (en) | Cable Voltage Drop Compensation For Battery Chargers | |
| CN103378731A (zh) | 电源装置及电源的控制方法 | |
| CN106877428B (zh) | 电源管理电路和方法 | |
| US7489109B1 (en) | Integrated battery charger and system regulator circuit | |
| US20120306466A1 (en) | Step-up dc-dc converter | |
| EP2816713B1 (en) | In-vehicle step-down switching power supply, in-vehicle electronic control device, and idle stop system | |
| US7782028B2 (en) | DC-DC converter and power supply apparatus | |
| US20070018622A1 (en) | Flexible buck converter to generate an output voltage higher or lower than an input voltage | |
| US20080258687A1 (en) | High Efficiency PWM Switching Mode with High Accuracy Linear Mode Li-Ion Battery Charger | |
| US9035599B2 (en) | Charge control circuit, charge circuit, and mobile electronic device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150204 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |