CN103488218B - 多信道的定电压定电流转换控制电路及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多信道的定电压定电流转换控制电路；上述多信道的定电压定电流转换控制电路包含一多信道平衡电路与一误差放大电路；多信道平衡电路接收一第一电压信号以及多个负载电流侦测信号，并输出一第二电压信号与多个放大负载电流侦测信号；误差放大电路接收第二电压信号、多个放大负载电流侦测信号以及一参考电压信号，并输出一误差放大信号；其中，误差放大电路根据第二电压信号、多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值与参考电压信号输出该误差放大信号。本发明利用多信道平衡电路检测每个信道的负载电流侦测信号，当某一信道进入定电流保护模式时，则其他信道亦进入定电流保护模式，实现多信道的定电压定电流转换控制的目的。

Description

多信道的定电压定电流转换控制电路及其装置

技术领域

本发明涉及功率转换控制电路，特别涉及一种多信道的定电压定电流转换控制电路及其装置。

背景技术

定电压定电流转换控制常应用于锂电池充电模块以及限流稳压模块等。

锂电池充电模块先利用定电流模式，使得锂电池在此定电流控制周期内快速充电；当锂电池充饱后，电源电压并不会停止供电，若此时仍继续充电，锂电池可能因过充而影响使用寿命。所以，此时利用定电压定电流转换控制，当锂电池电压位准到达一默认保护值时，锂电池充电模块再转换为定电压控制，以确实箝制锂电池电压位准，达到保护锂电池的目的，实现锂电池充电机制。

限流稳压模块利用定电压模式，以确实控制输出负载电压；当输出负载电流到达一默认保护值时，限流稳压模块转换为定电流控制，以确实箝制输出负载电流，实现输出负载限流保护的目的。例如，以定电压驱动LED串时，当LED损坏时，会造成流经LED串的电流增加，而导致其他良好的LED毁损，若此时利用定电压定电流转换控制，当流经LED串的电流，到达一预设保护值时，限流稳压模块转换为定电流控制，以维持LED亮度所需要的电流，进而保护LED。

定电压定电流转换控制应用的如此广泛，多信道的定电压定电流转换器也为目前本领域竞相发展的方向，但多信道的定电压定电流转换器的设计，必须考虑到每个信道间定电流定电压转换点的相对关系，亦大幅增加设计的复杂度，加上每个信道间都有其需要补偿的线损，因此，如何适当的补偿信道间的线损，又能使其符合输出电压的电器规范亦为本技术领域一个重要的课题。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明的目的是提出一多信道的定电压定电流转换控制电路，利用多信道平衡电路检测每个信道的负载电流侦测信号，当某一信道进入定电流保护模式时，则其他信道亦进入定电流保护模式，且本发明另外提出输出信道间的线补损功能，选择一适当的补偿电压值，使其平衡信道间的电压线损，以符合输出电压的电气规范，并实现多信道的定电压定电流转换控制的目的。

为达到上述目的，本发明提供了一种多信道的定电压定电流转换控制电路。上述多信道的定电压定电流转换控制电路包含一多信道平衡电路与一误差放大电路。多信道平衡电路，接收一第一电压信号以及多个负载电流侦测信号，并输出一第二电压信号与多个放大负载电流侦测信号。误差放大电路，接收第二电压信号、该多个放大负载电流侦测信号以及一参考电压信号，并输出一误差放大信号。其中，误差放大电路根据第二电压信号、多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值与参考电压信号输出该误差放大信号。

根据上述的发明，本发明另外提供一种多信道的定电压定电流转换控制装置。上述多信道的定电压定电流转换控制装置包含一电源控制电路、一功率转换级、一电压侦测电路、多个负载电流侦测电路以及一多信道的定电压定电流转换控制电路。电源控制电路，用以控制输入电压转换为一电源输出；功率转换级，接收该电源输出，并转换成负载所需的一电压信号；电压侦测电路，侦测该电压信号，并输出第一电压信号；多个负载电流侦测电路，侦测流经相对应负载的电流，并输出多个负载电流侦测信号；上述多信道的定电压定电流转换控制电路包含一多信道平衡电路、一误差放大电路以及一误差放大电路。多信道平衡电路，接收该第一电压信号以及多个负载电流侦测信号，并输出一第二电压信号与多个放大负载电流侦测信号。误差放大电路，接收第二电压信号、多个放大负载电流侦测信号以及一参考电压信号，并输出一误差放大信号。其中，该误差放大电路根据第二电压信号、多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值与参考电压信号输出该误差放大信号。

本发明利用多信道平衡电路检测每个信道的负载电流侦测信号，当某一信道进入定电流保护模式时，则其他信道亦进入定电流保护模式，且本发明另外提出输出信道间的线补损功能，选择一适当的补偿电压值，使其平衡信道间的电压线损，以符合输出电压的电气规范，并实现多信道的定电压定电流转换控制的目的。

关于本发明的优点与精神可以借助以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。

附图说明

图1A为本发明多信道的定电压定电流转换控制装置电路示意图；

图1B为图1A所示的多信道定电压定电流转换控制装置的一实施例的电压与电流转换关系图；

图2为图1A的多信道平衡电路的一实施例的电路示意图；

图3为图2的电流级别转换器的一实施例的电路示意图；

图4为图3的电流转换单元的一实施例的电路示意图；

图5为图1A的误差放大电路的一实施例的电路示意图。

【主要元件附图标记说明】

多信道的定电压定电流转换控制装置10

电源控制电路11

功率转换级12

多信道的定电压定电流转换控制电路13

电压侦测电路14

负载电流侦测电路151~15n

误差放大信号Er

多信道平衡电路131

误差放大电路132

第一电压信号V1

第二电压信号V2

输入电压Vin

电压信号Vo

工作电压VDD

信道CH1~CHn

负载ZL1~ZLn

负载电流侦测信号Vc1~Vcn

放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’

参考电压信号Vref

预定电流值Ip

放大器1311a~1311n

电流级别转换器1312

电流转换单元1312a~1312n

补偿电路1313

补偿放大器1313a

比较电流信号Ic

单元电流I1~In

电阻R2~R5

比较器1312R

选择器1312J

电流镜41

比较器42

晶体管M1、50a~50n、502~508

转导放大器1321

补偿负载1322

补偿电容C1

参考电流源501

具体实施方式

图1A为本发明的多信道的定电压定电流转换控制装置的电路示意图。如图1A所示，多信道的定电压定电流转换控制装置10包含一电源控制电路11、一功率转换级12、一多信道的定电压定电流转换控制电路13、一电压侦测电路14和多个负载电流侦测电路151~15n。

上述电源控制电路11经由一误差放大信号Er控制，将输入电压Vin转换成多信道的定电压定电流转换控制装置10所需要的电源，并输出至功率转换级12。功率转换级12根据电源控制电路11的输出信号，转换成负载ZL1~ZLn所需要的电压信号Vo，功率转换级12中，常用的电路为升压（boost）电路或降压（buck）电路。

上述电压侦测电路14侦测电压信号Vo，并输出一第一电压信号V1。多信道的定电压定电流转换控制电路13接收第一电压信号V1与多个负载电流侦测信号Vc1~Vcn，并输出误差放大信号Er以控制电源控制电路11。上述负载电流侦测信号Vc1~Vcn由负载电流侦测电路151~15n侦测流经负载ZL1~ZLn的电流，而产生的电压信号。上述负载电流侦测电路151~15n，一般可用电阻分压的方式侦测到负载电流侦测信号Vc1~Vcn。

上述多信道的定电压定电流转换控制电路13包含一多信道平衡电路131以及一误差放大电路132。多信道平衡电路131，接收第一电压信号V1以及多个负载电流侦测信号Vc1~Vcn，并输出一第二电压信号V2与多个放大负载电流侦测信号Vc 1’~Vcn’。上述误差放大电路132根据第二电压信号V2、多个放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’中的最大电压值Vci与参考电压信号Vref输出误差放大信号Er。

请同时参照图1B，图1B为图1A所示的多信道定电压定电流转换控制装置的一实施例的电压与电流转换关系图。当第二电压信号V2大于放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’，由第二电压信号V2与参考电压信号Vref构成误差放大信号Er，即误差放大电路132根据第二电压信号V2与参考电压信号Vref输出误差放大信号Er，以控制电源控制电路11，此时多信道定电压定电流转换控制装置为定电压模式。当第二电压信号V2小于放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’中的最大电压值Vci，由放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’中的最大电压值Vci与参考电压信号Vref构成误差放大信号Er，即误差放大电路132根据多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值Vci与参考电压信号Vref输出该误差放大信号Er，以控制电源控制电路11，并将多信道定电压定电流转换控制装置为定电压模式转为定电流模式。

此外，图1B所示的多信道模式中，当其中一信道CHn到达一预定电流值Ip时，定电压定电流转换控制电路13，即输出误差放大信号Er，以控制电源控制电路11，将信道CHn即由定电压模式转为定电流模式，同时，其他的信道CH1~CH（n-1）也会由定电压模式转成定电流模式。

因实际应用上，电路线损的存在，造成定电压模式下，电压无法维持固定值，而会随着电流的上升而增加（如虚线所示），进而会造成反馈控制的误差值增加，影响定电压定电流转换控制电路13的输出稳定性，本发明的多信道定电压定电流转换控制装置10依据第一电压信V1与多个放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’产生第二电压信号V2，去补偿上述的误差值，补偿后的电压与电流转换关系图如实线所示。

图2为图1A的多信道平衡电路131的一实施例的电路示意图。上述多信道平衡电路131包含多个放大器1311a~1311n、一电流级别转换器1312、一补偿电路1313。上述放大器1311a~1311n具有相同的放大比例A，将输入的多个负载电流侦测信号Vc1~Vcn放大，并输出多个放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’。电流级别转换器1312接收多个放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’，并根据该多个放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’中的一最大电压值Vci，以输出相对应的一比较电流信号Ic。上述的放大器1311a~1311n用来放大负载电流侦测信号Vc1~Vcn，以利电流级别转换器1312判断其信号，但当负载电流侦测信号Vc1~Vcn足以让电流级别转换器1312判断其信号，此放大器1311a~1311n亦可省略。

补偿电路1313根据比较电流信号Ic与第一电压信号V1，输出第二电压信号。上述补偿电路1313包含一补偿放大器1313a以及电阻R2。电阻R2连接于补偿放大器1313a的反向输入端与输出端，比较电流信号Ic流经电阻R2，并输出第二电压V2。其中，补偿出的第二电压V2的值，计算如下公式（1）所示:

V2=V1-Ic×R2；……（1）

其中，V2为第二电压；V1为第一电压信号；R2为电阻；Ic为比较电流信号。

图3为图2的电流级别转换器1312的一实施例的电路示意图。电流级别转换器1312包含多个电流转换单元1312a~1312n、一比较器1312R以及一选择器1312J。电流转换单元1312a~1312n接收各自对应的放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’，并输出相对应的单元电流I1~In。比较器接收多个放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’，并比较放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’后，输出其中的最大电压值Max{Vc1，……，Vcn}。选择器1312J根据上述最大电压值Max{Vc1，……，Vcn}，选择相对应的单元电流输出，此电流输出即比较电流信号Ic。例如，Vc1，…，Vcn中最大电压值为Vc1，选择器选择单元电流I1为电流级别转换器1312的输出电流，即比较电流信号Ic。

图4为图3的电流转换单元1312a的一实施例的电路示意图。电流转换单元1312a包含一电流镜41、一晶体管M1以及一比较器42。比较器42的非反向输入端接收放大负载电流侦测信号Vc1’，比较器42的反向输入端耦接至晶体管M1的源极端与一电阻R3，比较器42的输出端耦接晶体管M1的闸极端。晶体管M1的漏极端耦接电流镜41的一输出端，电流镜41的另一输出端输出单元电流I1。单元电流I1的值，根据放大负载电流侦测信号Vc1’的电压值与电阻R3的电阻值所决定。

图5为图1A的误差放大电路132的一实施例的电路示意图。该误差放大电路132包含一转导放大器1321以及一补偿负载1322。转导放大器1321由晶体管50a、50b、50c~50n构成差动放大对，电阻R4构成转导源，参考电流源501，以及晶体管502、503、504、505，构成偏压电流源，晶体管506、507构成主动式负载；其中，晶体管507用来传送由差动放大对（晶体管50a、50b、50c~50n）比较参考电压Vref与第二电压信号V2及多个放大负载电流侦测信号Vc1’~Vcn’后通过电阻R4所产生的差动电流，晶体管506为对称性负载，用以实现差动放大对称；晶体管508与前述晶体管507形成电流镜，用来作电流输出，依据前述晶体管505的偏压电流源，决定该转导放大器1321的输出电流值。补偿负载1322包含负载电阻R5及补偿电容C1，主要接收转导放大器1321的输出电流值实现误差放大电路132输出的误差放大信号Er，同时可实现功率转换模块的回路补偿。

本发明利用多信道平衡电路检测每个信道的负载电流侦测信号，当某一信道进入定电流保护模式时，则其他信道亦进入定电流保护模式，而本发明另外提出输出信道间的线补损功能，选择一适当的补偿电压值，使其平衡信道间的电压线损，以符合输出电压的电气规范，并实现多信道的定电压定电流转换控制的目的。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的保护范围，只要不脱离本发明的内容，本领域普通技术人员可进行各种变形或变更。

Claims (10)

1.一种多信道的定电压定电流转换控制电路，其特征在于，包含：

一多信道平衡电路，接收一第一电压信号以及多个负载电流侦测信号，并输出一第二电压信号与多个放大负载电流侦测信号，该多信道平衡电路根据多个放大负载电流侦测信号中的一最大电压值以及该第一电压信号产生该第二电压信号；以及

一误差放大电路，接收该第二电压信号、该多个放大负载电流侦测信号以及一参考电压信号，并输出一误差放大信号；

其中，该误差放大电路根据该第二电压信号、该多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值与该参考电压信号输出该误差放大信号。

2.如权利要求1所述的多信道的定电压定电流转换控制电路，其特征在于，当该第二电压信号大于该多个放大负载电流侦测信号，该误差放大电路根据该第二电压信号与该参考电压信号输出该误差放大信号。

3.如权利要求1所述的多信道的定电压定电流转换控制电路，其特征在于，当该多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值大于该第二电压信号，该误差放大电路根据该多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值与该参考电压信号输出该误差放大信号。

4.如权利要求1所述的多信道的定电压定电流转换控制电路，其特征在于，该多信道平衡电路包含一电流级别转换器，该电流级别转换器根据该多个放大负载电流侦测信号中的一最大电压值，输出相对应的一比较电流信号。

5.如权利要求4所述的多信道的定电压定电流转换控制电路，其特征在于，该多信道平衡电路包含一补偿电路，该补偿电路接收该比较电流信号与该第一电压信号，并输出该第二电压信号。

6.如权利要求4所述的多信道的定电压定电流转换控制电路，其特征在于，该电流级别转换器包含：

多个电流转换单元，各该电流转换单元接收相对应的该多个放大负载电流侦测信号其中之一，并输出相对应的一单元电流；

一比较器，该比较器接收该多个放大负载电流侦测信号，并输出该最大电压值；以及

一选择器，根据该最大电压值，以选择输出相对应的该单元电流。

7.如权利要求1所述的多信道的定电压定电流转换控制电路，其特征在于，该多信道平衡电路包含多个具有相同放大比例的放大器，以接收该负载电流侦测信号，并输出该放大负载电流侦测信号。

8.如权利要求1所述的多信道的定电压定电流转换控制电路，其特征在于，还包括一电压侦测电路，该电压侦测电路用以侦测一功率转换级的输出信号，并输出该第一电压信号。

9.一种多信道的定电压定电流转换控制装置，其特征在于，包含：

一电源控制电路，用以控制输入电压转换为一电源输出；

一功率转换级，接收该电源输出，并转换成负载所需的一电压信号；

一电压侦测电路，侦测该电压信号，并输出第一电压信号；

多个负载电流侦测电路，侦测流经相对应负载的电流，并输出多个负载电流侦测信号；以及

一种多信道的定电压定电流转换控制电路，包含：

一多信道平衡电路，接收该第一电压信号以及多个该负载电流侦测信号，并输出一第二电压信号与多个放大负载电流侦测信号，该多信道平衡电路根据多个放大负载电流侦测信号中的一最大电压值以及该第一电压信号产生该第二电压信号；以及

一误差放大电路，接收该第二电压信号、该多个放大负载电流侦测信号以及一参考电压信号，并输出一误差放大信号；

其中，该误差放大电路根据该第二电压信号、该多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值与该参考电压信号输出该误差放大信号。

10.如权利要求9所述的多信道的定电压定电流转换控制装置，其特征在于，当该第二电压信号大于该多个放大负载电流侦测信号，该误差放大电路根据该第二电压信号与该参考电压信号输出该误差放大信号以控制该电源控制电路；当该多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值大于该第二电压信号，该误差放大电路根据该多个放大负载电流侦测信号中的最大电压值与该参考电压信号输出该误差放大信号以控制该电源控制电路。