CN103427451B - 充电控制电路以及充电电路 - Google Patents
充电控制电路以及充电电路 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103427451B CN103427451B CN201310142715.6A CN201310142715A CN103427451B CN 103427451 B CN103427451 B CN 103427451B CN 201310142715 A CN201310142715 A CN 201310142715A CN 103427451 B CN103427451 B CN 103427451B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- input
- transistor
- voltage
- circuit
- control circuit
- 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.)
- Active
Links
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
- H02J7/007—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
-
- 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
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
Abstract
充电控制电路具有:将二次电池的电压与第1/第2比较电压进行比较的第1/第2比较器电路;对升压型DC-DC转换器的电感器提供输入电流的第1晶体管;控制第1晶体管的第1控制电路;以及控制升压型DC-DC转换器的升压动作的第2控制电路,在二次电池的电压为第1比较电压以上时,使第1晶体管导通,互补地开关使电感器电流增加/减少的第2/第3晶体管,从而使升压型DC-DC转换器进行升压动作,在二次电池的电压不足第2比较电压时,使与误差信号比较的倾斜波的斜度陡峭,在二次电池的电压不足第1比较电压时,控制第1晶体管以使输入电流成为规定值,使第2晶体管截止,使第3晶体管导通。由此,生成用于对满充电电压高于输入电压的二次电池进行充电的电压。
Description
技术领域
本发明涉及充电控制电路以及充电电路。
背景技术
近年来,作为便携式音乐播放器等的具备二次电池的便携式电子设备的充电系统,广泛采用介由USB(UniversalSerialBus)接口来进行充电的技术。例如,在专利文献1中,公开了一种充电电路,使用DC-DC转换器(直流-直流转换器)将从USB电源等的电源提供的电力变换为用于对锂离子二次电池等的二次电池进行充电的电,来进行恒电流充电或恒电压充电。
专利文献
专利文献1:JP特开2011-62022号公报
但是,在需要更高的电源电压的数字照相机等的电子设备中,有时会具备2节(cell)锂离子二次电池(例如满充电电压8.4V)。但是,在专利文献1的充电电路中,由于使用降压型DC-DC转换器,因此,不能从约5V的USB电源电压生成用于对2节锂离子二次电池进行充电的电压(例如约8.4V)。
发明内容
解决前述的课题的主要的本发明是一种充电控制电路,是将从输入电源提供的电力变换为用于对二次电池进行充电的电力并输出的充电电路的充电控制电路,其特征在于,所述充电控制电路具有:第1比较器电路,其将所述二次电池的电压和与所述输入电源的电压相应的第1比较电压进行比较;第2比较器电路,其将所述二次电池的电压与高于所述第1比较电压、且比所述输入电源的电压高规定电压的第2比较电压进行比较;第1晶体管,其与所述输入电源连接,将输入电流提供给升压型DC-DC转换器的电感器;第1控制电路,其控制所述第1晶体管;和第2控制电路,其控制所述升压型DC-DC转换器的升压动作,所述第2控制电路包含:误差放大器,其放大与所述二次电池的电压相应的反馈电压、和与二次电池的满充电电压相应的基准电压以及与所述输入电流相应的电流限制电压之中的较低的一方的电压之间的误差,来生成误差信号;振荡电路,其输出倾斜波;脉冲宽度调制比较器,其比较所述误差信号与所述倾斜波来生成脉冲宽度调制信号;和输出电路,其基于所述脉冲宽度调制信号来控制使流过所述电感器的电感器电流增加的第2晶体管和使所述电感器电流减少的第3晶体管,在所述二次电池的电压为所述第1比较电压以上的情况下,所述第1控制电路使所述第1晶体管导通,所述输出电路使所述第2晶体管和所述第3晶体管互补地开关,来使所述升压型DC-DC转换器进行升压动作,所述振荡电路在所述二次电池的电压不足所述第2比较电压时,使所述倾斜波的斜度比在所述二次电池的电压为所述第2比较电压以上时陡峭,在所述二次电池的电压不足所述第1比较电压的情况下,所述第1控制电路控制所述第1晶体管,以使得所述输入电流成为规定值,所述输出电路使所述第2晶体管截止,并使所述第3晶体管导通。
另外,解决前述的课题的其它的主要的本发明是一种充电控制电路,是将从输入电源提供的电力变换为用于对二次电池进行充电的电力并输出的充电电路的充电控制电路,其特征在于,所述充电控制电路具有:第1比较器电路,其将所述二次电池的电压和与所述输入电源的电压相应的第1比较电压进行比较;第2比较器电路,其将所述二次电池的电压与高于所述第1比较电压、且比所述输入电源的电压高规定电压的第2比较电压进行比较;第1晶体管,其与所述输入电源连接,将输入电流提供给升压型DC-DC转换器的电感器;第1控制电路,其控制所述第1晶体管;和第2控制电路,其控制所述升压型DC-DC转换器的升压动作,在所述二次电池的电压为所述第1比较电压以上的情况下,所述第1控制电路使所述第1晶体管导通,所述第2控制电路在所述二次电池的电压为所述第2比较电压以上时,互补地开关使流过所述电感器的电感器电流增加的第2晶体管和使所述电感器电流减少的第3晶体管,来使所述升压型DC-DC转换器进行升压动作,所述第2控制电路在所述二次电池的电压不足所述第2比较电压时,使所述第3晶体管截止,仅开关所述第2晶体管,来使所述升压型DC-DC转换器进行升压动作,在所述二次电池的电压不足所述第1比较电压的情况下,所述第1控制电路控制所述第1晶体管以使得所述输入电流成为规定值,所述第2控制电路使所述第2晶体管截止,并使所述第3晶体管导通。
关于本发明的其它的特征,通过附图以及本说明书的记载而明确。
发明效果
根据本发明,能生成用于对满充电电压高于输入电压的二次电池进行充电的电压。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式中的充电电路的构成的电路框图。
图2是表示本发明的第1实施方式中的开关控制电路的构成的电路框图。
图3是表示本发明的第2实施方式中的充电电路的构成的电路框图。
图4是表示本发明的第2实施方式中的开关控制电路的构成的电路框图。
图5是表示在本发明的第1实施方式中,升压模式下的情况下的端子23的电压Vsw、输出电压Vout以及输出电流Iout的一例的图。
图6是表示在本发明的第2实施方式中,升压模式下Vin≤Vout<Vin+Va的情况下的端子23的电压Vsw、输出电压Vout以及输出电流Iout的一例的图。
图7是表示开关控制电路的其它的构成例的电路框图。
符号说明
1a、1b充电控制电路
11、15比较器电路
12电流检测电路
13电流控制电路
14a~14c开关控制电路
21~25端子
141误差放大器(erroramplifier)
142振荡电路
143PWM(脉冲宽度调制)比较器
144输出电路
BT二次电池
C1、C2电容器
L电感器
M1~M3晶体管
R1、R2电阻
具体实施方式
通过本说明书以及附图的记载,至少能明确以下的事项。
<第1实施方式>
===充电电路的构成===
下面,参照图1,说明本发明的第1实施方式中的充电电路的构成。
图1所示的充电电路是将从输入单元提供的电力(输入电压Vin)变换为用于对二次电池BT进行充电的电力(输出电压Vout)并输出的电路,包含充电控制电路1a、电容器C1、C2以及电感器L而构成。在此,二次电池BT的满充电电压高于输入电压Vin,作为一例,设输入电源是USB电源,输入电压Vin为约5V(4.75V到5.25V),二次电池BT是2节锂离子二次电池,其满充电电压为8.4V。
充电控制电路1a包含比较器电路11、电流检测电路12、电流控制电路13、开关控制电路14a以及晶体管M1~M3,构成为具备端子21~25的集成电路。另外,在下面,作为一例,对晶体管M1~M3都是NMOS(N-channelMetal-OxideSemiconductor:N沟道金属氧化物半导体)晶体管的情况进行说明。
端子21是连接输入电源的输入端子,端子24是连接二次电池BT的输出端子。另外,比较器电路11(第1比较器电路)的非反相输入与输入端子21连接并被施加输入电压Vin,反相输入与输出端子24连接并被施加输出电压Vout。然后,从比较器电路11输出的比较结果信号CP1被输入到电流控制电路13(第1控制电路)以及开关控制电路14a(第2控制电路)。
晶体管M1(第1晶体管)的漏极与输入端子21连接并被施加输入电压Vin,源极与端子22连接。另外,从电流检测电路12对电流控制电路13输入检测信号Isn,从电流控制电路13输出的控制信号S1被输入到晶体管M1的栅极。进而,从电流控制电路13对开关控制电路14a输入电流限制信号LIM。
电容器C1、C2、电感器L以及晶体管M2、M3构成升压型DC-DC转换器。另外,使晶体管M2以及M3为外部安装部件。
输入侧电容器C1的一端与电感器L的一端连接,该连接点介由端子22与晶体管M1的源极连接。另外,电容器C1的另一端接地,电感器L的另一端与端子23连接。
晶体管M2(第2晶体管)的漏极与晶体管M3(第3晶体管)的源极连接,该连接点介由端子23与电感器L的另一端连接。另外,晶体管M2的源极介由端子25接地,晶体管M3的漏极与输出端子24连接。进而,输出侧电容器C2的一端介由输出端子24与晶体管M3的漏极连接,另一端接地。并且,对开关控制电路14a输入输出端子24的电压(输出电压Vout),将从开关控制电路14a输出的控制信号S2以及S3分别输入到晶体管M2以及M3的栅极。
===开关控制电路的构成===
下面,参照图2来说明本实施方式中的开关控制电路。
图2所示的开关控制电路14a包含误差放大器(erroramplifier)141、振荡电路142、PWM(PulseWidthModulation:脉冲宽度调制)比较器143、输出电路144以及电阻R1、R2。
电阻R1以及R2串联连接。另外,对电阻R1的一端施加输出电压Vout,电阻R2的一端接地。
误差放大器141具备1个反相输入以及2个非反相输入。另外,对误差放大器141的反相输入施加以电阻R1以及R2对输出电压Vout分压而得到的反馈电压Vfb,对第1非反相输入施加基准电压Vref,对第2非反相输入输入电流限制信号LIM。然后,从误差放大器141输出误差信号ER。
从振荡电路142输出三角波TW。另外,对PWM比较器143的非反相输入输入误差信号ER,对反相输入输入三角波TW,从PWM比较器143输出PWM信号。并且,对输出电路144输入PWM信号以及比较结果信号CP1,从输出电路144输出控制信号S2以及S3。另外,也可以取代三角波TW,而从振荡电路142对PWM比较器143的反相输入输入锯齿波(锯齿状波)等其它的倾斜波(斜坡波)。
===充电电路的动作===
下面,说明本实施方式中的充电电路的动作。
比较器电路11将二次电池BT的电压(输出电压Vout)与输入电源的电压(输入电压Vin)进行比较,在比较结果信号CP1为Vout<Vin的情况下成为高电平。然后,充电控制电路1a按照比较结果信号CP1来切换动作模式。
首先,说明比较结果信号CP1为高电平(Vout<Vin)的情况下的动作。下面,将这种情况下的动作模式称作恒电流模式。
若在电压不足输入电源的电压(例如5V)的二次电池BT与输出端子24连接的状态下,将输入电源与输入端子21连接,则开始来自输入电源的电力提供,充电控制电路1a启动。此时,由于Vout<Vin,因此,充电控制电路1a的动作模式通过高电平的比较结果信号CP1而成为恒电流模式。
充电控制电路1a以恒电流模式启动后,首先,电流控制电路13使晶体管M1截止,开关控制电路14a的输出电路141使晶体管M2截止,并且使晶体管M3导通。由此,电容器C1介由电感器L以及晶体管M3与二次电池BT连接,被充电直到二次电池BT的电压为止。即,成为端子22的电压Vinp=Vout。另外,即使在二次电池BT完全放电的情况下,虽然不对电容器C1进行充电,但仍会成为Vinp=Vout。
电流控制电路13在对电容器C1充电直到二次电池BT的电压为止而成为Vinp=Vout之后,按照流入晶体管M1的输入电流Iin成为规定值(例如100mA程度)的方式来控制晶体管M1。
更具体地,电流检测电路12使用电流检测电阻或电流镜电路等来输出与输入电流Iin相应的检测信号Isn,电流控制电路13基于检测信号Isn来输出控制信号S1,以使得输入电流Iin成为规定值。然后,从输出端子24介由电感器L以及晶体管M3输出被控制为该规定值的输入电流Iin,对二次电池BT进行恒电流充电。
如此,在恒电流模式下,在启动时,首先对电容器C1进行充电直到成为Vinp=Vout,之后,开始晶体管M1的恒电流控制,从而开始流过输入电流Iin,即便如此,晶体管M1的源极电压也不会较大地变动。由此,在刚开始流过输入电流Iin后马上对电容器C1进行充电,防止了晶体管M1的源极电压急剧变动。
另外,可以设置检测Vinp=Vout的电路,但也可以取而代之,在经过足够将电容器C1从0V充电到输出电压Vout(或者恒电流模式下的输出电压Vout的最大值即输入电压Vin)的规定时间后开始晶体管M1的恒电流控制。
接下来,说明比较结果信号CP1为低电平(Vout≥Vin)的情况下的动作。下面,将该情况下的动作模式称作升压模式。
若在电压为输入电源的电压(例如5V)以上的二次电池BT与输出端子24连接的状态下将输入电源与输入端子21连接,则开始来自输入电源的电力提供,充电控制电路1a启动。此时,由于Vout≥Vi,因此,充电控制电路1a的动作模式通过低电平的比较结果信号CP1而成为升压模式。
在以升压模式启动充电控制电路1a后,首先,开关控制电路14a的输出电路144使晶体管M2以及M3截止,电流控制电路13使晶体管M1导通。由此,电容器C1介由晶体管M1与输入电源连接,通过流过晶体管M1的输入电流Iin而被充电到输入电压Vin为止。即,成为端子22的电压Vinp=Vin的情况。
开关控制电路14a在对电容器C1充电到输入电压Vin为止从而成为Vinp=Vin后,使晶体管M2以及晶体管M3互补地进行开关,从而使升压型DC-DC转换器开始升压动作。
更具体地,误差放大器141对反馈电压Vfb、与基准电压Vref以及电流限制信号LIM的电压(电流限制电压)中较低的一方的电压的误差进行放大,从而生成误差信号ER,PWM比较器143对误差信号ER和三角波TW进行比较,从而生成PWM信号。然后,输出电路144基于PWM信号来输出控制信号S2以及S3,在第1期间使晶体管M2导通,并使晶体管M3截止,在第2期间使晶体管M2截止,并使晶体管M3导通。
由此,电感器L在第1期间介由晶体管M2与大地连接,电感器电流IL增加,积蓄能量。另外,电感器L在第2期间介由电感器M3与输出端子24连接,电感器电流IL减少,释放在第1期间所积蓄的能量。然后,介由晶体管M1向电感器L提供输入电流Iin,并交替反复第1期间和第2期间,由此来控制升压动作。
如此,在升压模式下,在启动时,首先对电容器C1进行充电直到成为Vinp=Vin,之后,通过升压型DC-DC转换器的升压动作生成高于输入电压Vin的输出电压Vout并将其从输出端子24输出。
另外,对误差放大器141的第1非反相输入施加与二次电池BT的满充电电压(例如8.4V)相应的基准电压Vref,对第2非反相输入输入与检测信号Isn(输入电流Iin)相应的电流限制信号LIM。因此,升压模式下的二次电池BT的充电直到输出电压Vout达到满充电电压(反馈电压Vfb达到基准电压Vref)为止,基于电流限制信号LIM而成为恒电流充电,在输出电压Vout达到满充电电压时,基于基准电压Vref而成为恒电压充电。
另外,可以设置对Vinp=Vin进行检测的电路,但也可以取而代之,在经过足够将电容器C1从0V充电到输入电压Vin的规定时间后开始升压型DC-DC转换器的升压动作。
如此,本实施方式的充电电路对二次电池BT的电压(输出电压Vout)与输入电源的电压(输入电压Vin)进行比较,在Vout<Vin的情况下,一边将输入电流Iin控制在规定值一边将其输出,对二次电池BT进行恒电流充电。另外,在Vout≥Vin的情况下,使输入电压Vin升压来生成输出电压Vout,直到输出电压Vout达到满充电电压为止,都对二次电池BT进行恒电流充电,在输出电压Vout达到满充电电压时,对二次电池BT进行恒电压充电。
另外,输入电源为USB电源的情况下的输入电压Vin能在4.75~5.25的范围内变动。另外,在输出电压Vout还被提供给二次电池BT以外的负载的情况下,输出电压Vout易于因该负载的状态而发生变动。为此,考虑这些电压变动,进而考虑比较的精度等,比较器电路11也可以不将输出电压Vout与输入电压Vin直接比较,而是与和输入电压Vin相应的1个以上的比较电压(第1比较电压)比较。例如,也可以在输出电压Vout为比输入电压Vin略低的比较电压以上的情况下成为升压模式。
<第2实施方式>
===充电电路以及开关控制电路的构成===
下面,参照图3以及图4来说明本发明的第2实施方式中的充电电路以及开关控制电路的构成。
图3所示的充电电路相对于第1实施方式的充电电路,取代充电控制电路1a,包含充电控制电路1b而构成。另外,充电控制电路1b相对于充电控制电路1a,取代开关控制电路14a而包含开关控制电路14b,进而还包含比较器电路15而构成。
对比较器电路15(第2比较器电路)的非反相输入施加比输入电压Vin高规定电压Va的电压Vin+Va(第2比较电压),反相输入与输出端子24连接并被施加输出电压Vout。并且,如图4所示,从比较器电路15输出的比较结果信号CP2被输入到开关控制电路14b的振荡电路142。另外,在比较器电路11将输出电压Vout与和输入电压Vin相应的第1比较电压比较的情况下,第2比较电压成为高于第1比较电压、且比输入电压Vin高规定电压Va的电压。
===充电电路的动作===
以下,适当参照图5以及图6来说明本实施方式中的充电电路的动作。另外,在本实施方式中,恒电流模式下的充电电路的动作与第1实施方式的充电电路相同。
如前述那样,在第1实施方式的充电电路中,按照二次电池BT的电压(输出电压Vout)与输入电源的电压(输入电压Vin)的比较结果来切换充电控制电路1a的动作模式。因此,在恒电流模式下对二次电池BT进行恒电流充电,在输出电压Vout达到输入电压Vin时,切换为升压模式。
但是,在刚从恒电流模式切换为升压模式后,立刻成为因此PWM信号的占空比宽度变窄。由此,例如如图5所示,基于PWM信号的晶体管M2以及M3的开关间歇地停止,容易产生阻塞(blocking)振荡。并且,为了使该阻塞振荡收敛,需要对二次电池BT进一步充电,从而需要不再是因此该状态会暂时持续。
为此,在本实施方式中,在从恒电流模式移转到升压模式来开始升压型DC-DC转换器的升压动作时,在的情况下,使从振荡电路142输出的三角波TW的斜度变得陡峭。更具体地,在比较结果信号CP1为低电平、且比较结果信号CP2为高电平的情况下,即,在Vin≤Vout<Vin+Va的情况下,使振荡电路142中的电容器的充电电流增加,使三角波TW的斜度变得陡峭。由此,例如如图6所示,PWM比较器143能生成更窄的占空比宽度的PWM信号,因此能抑制阻塞振荡。
另外,在以升压模式启动而成为Vinp=Vin后开始升压型DC-DC转换器的升压动作时,即使在的情况下,也同样地使三角波TW的斜度变得陡峭。
===开关控制电路的其它的构成例===
在上述第2实施方式中,在升压模式下,在Vin≤Vout<Vin+Va的期间,通过使从振荡电路142输出的三角波TW的斜度变得陡峭来抑制阻塞振荡,但并不限定于此。例如如图7所示的开关控制电路14c那样,通过将比较结果信号CP2输入到输出电路144,将晶体管M3固定于截止,由此也能抑制阻塞振荡。更具体地,在升压模式下,在Vin≤Vout<Vin+Va的期间,将控制信号S3固定于低电平来使晶体管M3持续截止。
因此,升压型DC-DC转换器使用进行开关控制的晶体管M2和被固定于截止的晶体管M3的体二极管来进行二极管整流方式的升压动作。由此,晶体管M2截止的期间的端子23的电压Vsw比输出电压Vout高出体二极管的正向电压降(例如0.7V程度),由于看上去不再是因此能抑制阻塞振荡。
另外,在升压模式下启动而成为Vinp=Vin后开始升压型DC-DC转换器的升压动作时,即使在的情况下,也同样将晶体管M3固定为截止。
另外,也可以组合使用使三角波TW的斜度变得陡峭的阻塞振荡的抑制方法(下面称作方法1)、和将晶体管M3固定为截止的阻塞振荡的抑制方法(下面称作方法2)。在此,USB2.0标准的供电能力最大为500mA,USB3.0标准的供电能力最大为900mA。为此,例如在输入电流Iin大于500mA的情况下,按照不在晶体管M3的体二极管中流过大电流的方式使用方法1。并且,在输入电流Iin为500mA以下的情况下,也可以取代方法1或在方法1追加地使用方法2。
如前述那样,在充电控制电路1b中,将二次电池BT的电压(输出电压Vout)与输入电源的电压(输入电压Vin)进行比较,在Vout<Vin(恒电流模式)的情况下,一边将流过晶体管M1的输入电流Iin控制在规定值一边将其输出,在Vout≥Vin(升压模式)的情况下,介由晶体管M1将输入电流Iin提供给升压型DC-DC转换器的电感器L,并互补地开关晶体管M2和晶体管M3,对输入电压Vin进行升压来生成并输出电压Vout,由此能生成用于对满充电电压高于输入电压Vin的二次电池BT进行充电的输出电压Vout。进而,将输出电压Vout与比输入电压Vin高规定电压Va的电压Vin+Va进行比较,在Vin≤Vout<Vin+Va的情况下,在通过使在PWM比较器143中与误差信号ER比较的三角波TW的斜度陡峭来从恒电流模式刚移转到升压模式后、立刻成为的情况下,能生成更窄的占空比宽度的PWM信号,能抑制阻塞振荡。
另外,在Vin≤Vout<Vin+Va的情况下,通过将晶体管M3固定在截止来兼用二极管整流方式的升压动作,从而能更可靠地抑制阻塞振荡。进而,为了不在晶体管M3的体二极管中流过大的电流,也可以按照输入电流Iin的大小来兼用二极管整流方式的升压动作。
另外,如前述那样,在图3所示的充电电路中,在恒电流模式(Vout<Vin)下,一边将流过晶体管M1的输入电流Iin控制在规定值一边将其输出从而对二次电池BT进行恒电流充电,在升压模式(Vout≥Vin)下,介由晶体管M1将输入电流Iin提供给升压型DC-DC转换器的电感器L,并互补地开关晶体管M2和晶体管M3,对输入电压Vin进行升压来生成输出电压Vout从而对二次电池BT进行充电,由此能对满充电电压高于输入电压Vin的二次电池BT进行充电。进而,在Vin≤Vout<Vin+Va的情况下,在通过使与误差信号ER比较的三角波TW的斜度陡峭来生成更窄的占空比宽度的PWM信号从而从恒电流模式刚移转到升压模式后、立刻成为等情况下,能抑制阻塞振荡。
另外,如前述那样,在充电控制电路1b中,取代开关控制电路14b而使用开关控制电路14c,在Vin≤Vout<Vin+Va的情况下,将晶体管M3固定于截止,仅对晶体管M2进行开关,在由此从恒电流模式刚移转到升压模式后立刻成为等情况下,使升压型DC-DC转换器进行二极管整流方式的升压动作,能抑制阻塞振荡。
另外,如前述那样,在图3所示的充电电路中,取代开关控制电路14b而使用开关控制电路14c,在Vin≤Vout<Vin+Va的情况下,将晶体管M3固定于截止,仅对二极管M2进行开关,来使升压型DC-DC转换器进行二极管整流方式的升压动作,在由此从恒电流模式刚移转到升压模式后立刻成为的情况下,能抑制阻塞振荡。
另外,上述实施方式是为了容易理解本发明的方式,并不用于对本发明进行限定并解释。本发明能不脱离主旨地变更、改良,并且,在本发明中包含其等价物。
Claims (5)
1.一种充电电路的充电控制电路(1b),被配置为将从输入电源提供的电力变换为用于对二次电池(BT)进行充电的电力并输出该电力,其特征在于,所述充电控制电路具有:
第1比较器电路(11),被配置为将所述二次电池(BT)的电压和与所述输入电源的电压相应的第1比较电压进行比较,所述第1比较器电路(11)具有非反相输入、反相输入和输出;
第2比较器电路(15),被配置为将所述二次电池(BT)的电压与高于所述第1比较电压、且比所述输入电源的电压高规定电压(Va)的第2比较电压进行比较,所述第2比较器电路(15)具有非反相输入、反相输入和输出,所述第1比较器电路(11)的反相输入耦接到第2比较器电路的反相输入,所述第1比较器电路的非反相输入通过所述规定电压(Va)耦接到第2比较器电路(15)的非反相输入;
第1晶体管(M1),与所述输入电源连接,其中所述第1晶体管(M1)具有控制端、第一端和第二端;
第2晶体管(M3),具有控制端、第一端和第二端,其中所述第2晶体管(M3)的第一端耦接到第1比较器电路(11)的反相输入和第2比较器电路(M3)的反相输入;
第3晶体管(M2),具有控制端、第一端和第二端,其中所述第3晶体管(M2)的第一端耦接到所述第2晶体管(M3)的第二端;
第1控制电路(13),被配置为控制所述第1晶体管(M1),所述第1控制电路(13)具有第一输入、第二输入、第一输出(S1)和第二输出(LIM),其中所述第1控制电路(13)的第一输入耦接到所述第1比较器电路(11)的输出,并且所述第1控制电路(13)的第一输出(S1)耦接到第1晶体管(M1)的控制端;
电流检测电路(12),被配置为向第1控制电路(13)输入检测信号,所述电流检测电路(12)耦接到第1晶体管(M1)的第一端和第1比较器电路(11)的非反相输入;和
第2控制电路(14b),具有第一输入、第二输入、第三输入、第四输入、第一输出(S3)和第二输出(S2),其中所述第2控制电路(14b)的第一输入耦接到所述第1比较器电路(11)和所述第2比较器电路(15)的反相输入,所述第2控制电路(14b)的第二输入耦接到所述第1比较器电路的输出,所述第2控制电路(14b)的第三输入耦接到所述第2比较器电路(15)的输出,所述第2控制电路(14b)的第四输入耦接到第1控制电路(13)的第二输出(LIM),所述第2控制电路(14b)的第一输出(S3)耦接到第2晶体管(M3)的控制端,以及所述第2控制电路(14b)的第二输出(S2)耦接到第3晶体管(M2)的控制端,所述第2控制电路(14b)包含:
误差放大器(141),被配置为放大与所述二次电池(BT)的电压相应的反馈电压(Vfb)、和在与二次电池(BT)的满充电电压相应的基准电压和与输入电流相应的电流限制电压之中的较低的电压之间的误差,并生成误差信号,所述误差放大器(141)具有非反相输入和输出,该非反相输入作为所述第2控制电路(14b)的第四输入;
振荡电路(142),被配置为输出倾斜波,所述振荡电路(142)具有输入和输出,该输入作为所述第2控制电路(14b)的第三输入;
脉冲宽度调制比较器(143),被配置为比较所述误差信号与所述倾斜波并生成脉冲宽度调制信号,所述脉冲宽度调制比较器(143)具有耦接到所述误差放大器(141)的输出的非反相输入和耦接到所述振荡电路(142)的输出的反相输入;和
输出电路(144),被配置为基于所述脉冲宽度调制信号来控制使流过电感器的电感器电流增加的第2晶体管(M3)和使所述电流减少的第3晶体管(M2),其中响应于所述二次电池(BT)的电压为所述第1比较电压以上:
所述第1控制电路(13)使所述第1晶体管(M1)导通,
所述输出电路(144)使所述第2晶体管(M3)和所述第3晶体管(M2)互补地开关,
在所述二次电池(BT)的电压低于所述第2比较电压时,所述振荡电路(142)使所述倾斜波的斜度比当所述二次电池(BT)的电压为所述第2比较电压以上时陡峭,
所述第1控制电路(13)控制所述第1晶体管(M1),以使得所述输入电流成为规定值,以及
所述输出电路(144)使所述第2晶体管(M3)截止,并使所述第3晶体管(M2)导通。
2.根据权利要求1所述的充电控制电路,其特征在于,
在所述二次电池(BT)的电压为所述第1比较电压以上且低于所述第2比较电压的情况下,所述输出电路(144)使所述第3晶体管(M2)截止,并且仅开关所述第2晶体管(M3)。
3.一种充电电路,被配置为将从输入电源提供的电力变换为用于对二次电池进行充电的电力并输出该电力,其特征在于,
所述充电电路具有:
第1比较器电路,被配置为将所述二次电池的电压和与所述输入电源的电压相应的第1比较电压进行比较,所述第1比较器电路具有非反相输入、反相输入和输出;
第2比较器电路,被配置为将所述二次电池的电压与高于所述第1比较电压、且比所述输入电源的电压高规定电压的第2比较电压进行比较,所述第2比较器电路具有非反相输入、反相输入和输出,所述第1比较器电路的反相输入耦接到第2比较器电路的反相输入,并且所述第1比较器电路的非反相输入通过所述规定电压耦接到第2比较器电路的非反相输入;
第1晶体管,与所述输入电源连接,其中所述第1晶体管具有控制端、第一端和第二端;
第1控制电路,被配置为控制所述第1晶体管,所述第1控制电路具有第一输入、第二输入、第一输出和第二输出,其中第一输入耦接到所述第1比较器电路的输出,并且第一输出耦接到第1晶体管的控制端;和
第2控制电路,被配置为控制升压型DC-DC转换器的升压动作,
所述升压型DC-DC转换器包含:
第2晶体管,被配置为使流过电感器的电感器电流增加,所述第2晶体管具有控制端、第一端和第二端,所述第2控制电路的第一输出耦接到所述第2晶体管的控制端;
第3晶体管,被配置为使所述电感器电流减少,所述第3晶体管具有控制端、第一端和第二端,其中
所述第2控制电路具有第一输入、第二输入、第三输入、第四输入、第一输出和第二输出,其中第一输入耦接到所述第1比较器电路和所述第2比较器电路的反相输入,第二输入耦接到所述第1比较器电路的输出,第三输入耦接到所述第2比较器电路的输出,第四输入耦接到第1控制电路的第二输出,第一输出耦接到第2晶体管的控制端,以及第二输出耦接到第3晶体管的控制端,所述第2控制电路包含:
误差放大器,被配置为放大与所述二次电池的电压相应的反馈电压、和在与二次电池的满充电电压相应的基准电压和与输入电流相应的电流限制电压之中的较低的电压之间的误差,并生成误差信号,所述误差放大器具有非反相输入和输出,该非反相输入作为所述第2控制电路的第四输入;
振荡电路,被配置为输出倾斜波,所述振荡电路具有输入和输出,该输入作为所述第2控制电路的第三输入;
脉冲宽度调制比较器,被配置为比较所述误差信号与所述倾斜波并生成脉冲宽度调制信号,所述脉冲宽度调制比较器具有耦接到所述误差放大器的输出的非反相输入和耦接到所述振荡电路的输出的反相输入;和
输出电路,被配置为基于所述脉冲宽度调制信号来控制所述第2晶体管和所述第3晶体管,并且
响应于所述二次电池的电压为所述第1比较电压以上:
所述第1控制电路使所述第1晶体管导通,及
所述输出电路使所述第2晶体管和所述第3晶体管互补地开关;以及
响应于所述二次电池的电压低于所述第2比较电压,所述振荡电路使所述倾斜波的斜度比当所述二次电池的电压为所述第2比较电压以上时陡峭,
响应于所述二次电池的电压低于所述第1比较电压,
所述第1控制电路控制所述第1晶体管,以使得所述输入电流成为规定值,及
所述输出电路使所述第2晶体管截止,并使所述第3晶体管导通。
4.一种充电电路的充电控制电路,被配置为将从输入电源提供的电力变换为用于对二次电池进行充电的电力并输出该电力,其特征在于,
所述充电控制电路具有:
第1比较器电路,被配置为将所述二次电池的电压和与所述输入电源的电压相应的第1比较电压进行比较,所述第1比较器电路具有非反相输入、反相输入和输出;
第2比较器电路,被配置为将所述二次电池的电压与高于所述第1比较电压、且比所述输入电源的电压高规定电压的第2比较电压进行比较,所述第2比较器电路具有非反相输入、反相输入和输出,所述第1比较器电路的反相输入耦接到第2比较器电路的反相输入,所述第1比较器电路的非反相输入通过所述规定电压耦接到第2比较器电路的非反相输入;
第1晶体管,与所述输入电源连接,所述第1晶体管被配置为将输入电流提供给升压型DC-DC转换器的电感器,其中所述第1晶体管具有控制端、第一端和第二端;
第1控制电路,被配置为控制所述第1晶体管,所述第1控制电路具有第一输入、第二输入、第一输出和第二输出,其中第一输入耦接到所述第1比较器电路的输出,所述第1控制电路的第一输出耦接到第1晶体管的控制端;和
第2控制电路,被配置为控制所述升压型DC-DC转换器的升压动作,所述第2控制电路具有第一输入、第二输入、第三输入、第四输入、第一输出和第二输出,其中第一输入耦接到所述第1比较器电路和所述第2比较器电路的反相输入,第二输入耦接到所述第1比较器电路的输出,第三输入耦接到所述第2比较器电路的输出,第四输入耦接到第1控制电路的第二输出,第一输出耦接到第2晶体管的控制端,以及第二输出耦接到第3晶体管的控制端,并且所述第2控制电路还包括:
误差放大器,被配置为放大与所述二次电池的电压相应的反馈电压、和在与二次电池的满充电电压相应的基准电压和与所述输入电流相应的电流限制电压之中的较低的电压之间的误差,并生成误差信号,所述误差放大器具有非反相输入和输出,该非反相输入作为所述第2控制电路的第四输入;
振荡电路,被配置为输出倾斜波,所述振荡电路具有输入和输出,该输入作为所述第2控制电路的第三输入;
脉冲宽度调制比较器,被配置为比较所述误差信号与所述倾斜波并生成脉冲宽度调制信号,所述脉冲宽度调制比较器具有耦接到所述误差放大器的输出的非反相输入和耦接到所述振荡电路的输出的反相输入;和
输出电路,被配置为基于所述脉冲宽度调制信号来控制使流过所述电感器的电感器电流增加的第2晶体管和使所述电感器电流减少的第3晶体管,其中
响应于所述二次电池的电压为所述第1比较电压以上,
所述第1控制电路使所述第1晶体管导通,
响应于所述二次电池的电压为所述第2比较电压以上,所述第2控制电路互补地开关使流过所述电感器的所述电感器电流增加的第2晶体管和使所述电感器电流减少的第3晶体管,来使所述升压型DC-DC转换器进行升压动作,
在所述二次电池的电压低于所述第2比较电压时,所述第2控制电路使所述第3晶体管截止,仅开关所述第2晶体管,并使所述升压型DC-DC转换器进行升压动作,
响应于所述二次电池的电压低于所述第1比较电压,
所述第1控制电路控制所述第1晶体管以使得所述输入电流成为规定值,
所述第2控制电路使所述第2晶体管截止,并使所述第3晶体管导通。
5.一种充电电路,被配置为将从输入电源提供的电力变换为用于对二次电池进行充电的电力并输出该电力,其特征在于,
所述充电电路具有:
升压型DC-DC转换器;
第1比较器电路,被配置为将所述二次电池的电压和与所述输入电源的电压相应的第1比较电压进行比较,所述第1比较器电路具有非反相输入、反相输入和输出;
第2比较器电路,被配置为将所述二次电池的电压与高于所述第1比较电压、且比所述输入电源的电压高规定电压的第2比较电压进行比较,所述第2比较器电路具有非反相输入、反相输入和输出,所述第1比较器电路的反相输入耦接到第2比较器电路的反相输入,并且所述第1比较器电路的非反相输入通过所述规定电压耦接到第2比较器电路的非反相输入;
第1晶体管,与所述输入电源连接,所述第1晶体管被配置为将输入电流提供给所述升压型DC-DC转换器的电感器,其中所述第1晶体管具有第一端、第二端和控制端;
第1控制电路,被配置为控制所述第1晶体管,所述第1控制电路具有第一输入、第二输入、第一输出和第二输出,其中第一输入耦接到所述第1比较器电路的输出,并且第一输出耦接到第1晶体管的控制端;和
第2控制电路,被配置为控制所述升压型DC-DC转换器的升压动作,所述第2控制电路具有第一输入、第二输入、第三输入、第四输入、第一输出和第二输出,其中第一输入耦接到所述第1比较器电路和所述第2比较器电路的反相输入,第二输入耦接到所述第1比较器电路的输出,第三输入耦接到所述第2比较器电路的输出,第四输入耦接到第1控制电路的第二输出,第一输出耦接到第2晶体管的控制端,以及第二输出耦接到第3晶体管的控制端,并且所述第2控制电路还包括:
误差放大器,被配置为放大与所述二次电池的电压相应的反馈电压、和在与二次电池的满充电电压相应的基准电压和与所述输入电流相应的电流限制电压之中的较低的电压之间的误差,并生成误差信号,所述误差放大器具有非反相输入和输出,该非反相输入作为所述第2控制电路的第四输入;
振荡电路,被配置为输出倾斜波,所述振荡电路具有输入和输出,该输入作为所述第2控制电路的第三输入;
脉冲宽度调制比较器,被配置为比较所述误差信号与所述倾斜波并生成脉冲宽度调制信号,所述脉冲宽度调制比较器具有耦接到所述误差放大器的输出的非反相输入和耦接到所述振荡电路的输出的反相输入;和
输出电路,被配置为基于所述脉冲宽度调制信号来控制使流过电感器的电感器电流增加的第2晶体管和使所述电感器电流减少的第3晶体管,其中响应于所述二次电池的电压为所述第1比较电压以上:
所述升压型DC-DC转换器包含:
所述电感器;
第2晶体管,被配置为使流过所述电感器的电感器电流增加,所述第2晶体管具有控制端、第一端和第二端,所述第2控制电路的第一输出耦接到第2晶体管的控制端;
第3晶体管,被配置为使所述电感器电流减少,所述第3晶体管具有控制端、第一端和第二端,所述第2控制电路的第二输出耦接到第3晶体管的控制端;
输入侧电容器,其与所述电感器连接;和
输出侧电容器,其与所述第3晶体管连接,
在所述二次电池的电压为所述第1比较电压以上的情况下,
所述第1控制电路使所述第1晶体管导通,
在所述二次电池的电压为所述第2比较电压以上时,所述第2控制电路互补地开关所述第2晶体管和所述第3晶体管,并使所述升压型DC-DC转换器进行升压动作,
在所述二次电池的电压低于所述第2比较电压时,所述第2控制电路使所述第3晶体管截止,仅开关所述第2晶体管,并使所述升压型DC-DC转换器进行升压动作,
在所述二次电池的电压低于所述第1比较电压的情况下,
所述第1控制电路控制所述第1晶体管以使得所述输入电流成为规定值,及
所述第2控制电路使所述第2晶体管截止,并使所述第3晶体管导通。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012118970A JP5951358B2 (ja) | 2012-05-24 | 2012-05-24 | 充電制御回路および充電回路 |
JP2012-118970 | 2012-05-24 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103427451A CN103427451A (zh) | 2013-12-04 |
CN103427451B true CN103427451B (zh) | 2016-03-23 |
Family
ID=49621092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310142715.6A Active CN103427451B (zh) | 2012-05-24 | 2013-04-23 | 充电控制电路以及充电电路 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9035599B2 (zh) |
JP (1) | JP5951358B2 (zh) |
CN (1) | CN103427451B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6356816B2 (ja) * | 2014-01-10 | 2018-07-11 | ノキア テクノロジーズ オーユー | 電力を伝送する装置および方法 |
US9984624B2 (en) * | 2015-12-28 | 2018-05-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device, driver IC, and electronic device |
TWI620391B (zh) | 2016-12-23 | 2018-04-01 | 茂達電子股份有限公司 | 切換式充電電路 |
CN111917147A (zh) * | 2019-05-10 | 2020-11-10 | 立锜科技股份有限公司 | 充电电路与充电控制方法 |
CN113093853B (zh) * | 2021-04-15 | 2022-08-23 | 东北大学 | 一种实现低电压启动过程中低输入输出压差的改进ldo电路 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1622422A (zh) * | 2003-11-28 | 2005-06-01 | 罗姆股份有限公司 | 充电装置和包括充电装置的便携式电子设备 |
JP2006296081A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 充電システム |
CN101083401A (zh) * | 2006-05-17 | 2007-12-05 | 罗姆股份有限公司 | 电池充电电路、便携式电子设备以及半导体集成电路 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3863273B2 (ja) * | 1997-12-26 | 2006-12-27 | 富士通株式会社 | 電源装置 |
JP2010213559A (ja) * | 2009-02-12 | 2010-09-24 | Mitsumi Electric Co Ltd | 直流電源装置およびdc−dcコンバータ |
JP2011062022A (ja) * | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Sony Computer Entertainment Inc | 充電回路及び充電方法 |
KR101182890B1 (ko) * | 2010-12-01 | 2012-09-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 팩 충전 제어 시스템 |
KR101213480B1 (ko) * | 2010-12-01 | 2012-12-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 배터리 보호회로 및 이의 제어방법 |
-
2012
- 2012-05-24 JP JP2012118970A patent/JP5951358B2/ja active Active
-
2013
- 2013-04-23 CN CN201310142715.6A patent/CN103427451B/zh active Active
- 2013-05-20 US US13/897,806 patent/US9035599B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1622422A (zh) * | 2003-11-28 | 2005-06-01 | 罗姆股份有限公司 | 充电装置和包括充电装置的便携式电子设备 |
JP2006296081A (ja) * | 2005-04-11 | 2006-10-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 充電システム |
CN101083401A (zh) * | 2006-05-17 | 2007-12-05 | 罗姆股份有限公司 | 电池充电电路、便携式电子设备以及半导体集成电路 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130314032A1 (en) | 2013-11-28 |
US9035599B2 (en) | 2015-05-19 |
CN103427451A (zh) | 2013-12-04 |
JP2013247745A (ja) | 2013-12-09 |
JP5951358B2 (ja) | 2016-07-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9391467B2 (en) | Step-up battery charging management system and control method thereof | |
US10727747B2 (en) | Hybrid buck-boost converter | |
CN102480150B (zh) | 充电控制装置以及充电控制系统 | |
CN101145699B (zh) | 电源系统和用于控制输出电压的方法 | |
CN102771039B (zh) | Dc/dc电力变换装置 | |
CN103427451B (zh) | 充电控制电路以及充电电路 | |
CN103378731B (zh) | 电源装置及电源的控制方法 | |
CN202798467U (zh) | 直流/直流转换器、使用其的电源装置以及电子设备 | |
CN101247078B (zh) | Dc-dc变换电路、dc-dc变换控制电路及dc-dc变换控制方法 | |
CN102447283A (zh) | 充电系统以及充电方法 | |
CN106953393A (zh) | 一种恒流充电电路、储能电源及恒流充电方法 | |
CN101557166A (zh) | 电源设备和半导体集成电路器件 | |
CN105743343B (zh) | 一种高效率dc-dc型升压转换器 | |
CN102651608A (zh) | 用于控制电源的控制电路、电子设备及方法 | |
US20230163684A1 (en) | Pfm mode operation of switched capacitor converters | |
CN104617771A (zh) | 开关电源转换器系统及其控制方法 | |
CN104779792A (zh) | 车载充电器dc-dc系统的控制电路及控制方法 | |
CN103378633B (zh) | 充电控制电路 | |
CN105337497B (zh) | 改善直流升压电路瞬态响应的系统 | |
CN106921294B (zh) | 一种脉冲波调制和脉冲跳周期调制的切换电路和切换方法 | |
CN103501114B (zh) | 具有临界导通模式的反激变换器 | |
CN102742136A (zh) | 升降压dc-dc转换器以及开关控制电路 | |
CN206117268U (zh) | 基于cm6800芯片的数控动态输出充电机 | |
CN109525013B (zh) | 一种充电与降压转换集成芯片 | |
CN209748236U (zh) | 一种分立式电源充电电路 |
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 |