CN105471045B - 一种多电压快速充电电路及多电压快充一体化芯片 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电源管理领域，提供了一种多电压快速充电电路及多电压快充一体化芯片，包括：参考电压阵列，用于提供多组参考电压；电压选通电路，用于对多组参考电压选通后输出；恒流‑恒压自动切换单元，实现恒流恒压充电的自动切换；功率开关单元，用于功率驱动；电流采样与线电压补偿一体化单元，用于进行电流采样的同时对线电压补偿；以及滤波单元和电压采样单元。本发明提供的多电压快速充电电路可以全部集成在一个芯片中，实现多电压快速充电，减小产品体积，并且由于将电流采样和线电压补偿采用一个电路模块进行一体化设计，建立了恒流环路和恒压环路的自动切换，优化了输出电压，恒流恒压充电过渡平滑，增加负载电路使用的安全性。

Description

一种多电压快速充电电路及多电压快充一体化芯片

技术领域

本发明属于电源管理领域，尤其涉及一种多电压快速充电电路及多电压快充一体化芯片。

背景技术

随着半导体行业的迅速发展，电源产品越来越丰富，用户对于充电体验的要求也越来越高，目前快速充电具有越来越大的市场需求，现有技术的多电压快速充电方案一般采用多个芯片实现，将电压变换芯片与快速充电接口芯片结合搭建充电电路，集成度低导致产品体积大，并且由于电压变换芯片没有根据快速充电接口芯片做配合快速充电的输出电压切换优化，电流采样电路和线电压补偿分别用不同电路模块实现，割断了恒流环路和恒压环路的联系，从而导致在恒压充电下充电电压依旧变化剧烈，参见图1，从而严重影响电池的使用寿命。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种多电压快速充电电路，旨在解决现有快速充电技术在恒压充电下充电电压变化剧烈，减少电池使用寿命的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种多电压快速充电电路，所述电路包括：

参考电压阵列，用于提供多组参考电压；

电压选通电路，用于对多组参考电压进行选通后输出，所述电压选通电路的多个输入端与所述参考电压阵列的多个输出端连接；

恒流-恒压自动切换单元，用于将恒流环路和恒压环路输出的信号通过静态工作点竞争后再与选通输出信号进行误差放大，实现恒流恒压充电的自动切换，并生成功率驱动信号，所述恒流-恒压自动切换单元的基准电压输入端与所述电压选通电路的输出端连接；

功率开关单元，用于根据所述功率驱动信号生成开关切换信号，所述功率开关单元的输入端与所述恒流-恒压自动切换单元的输出端连接；

电流采样与线电压补偿一体化单元，用于进行电流采样的同时对线电压补偿，所述电流采样与线电压补偿一体化单元的输入端与所述恒流-恒压自动切换单元的输出端连接，所述电流采样与线电压补偿一体化单元的电流反馈端与所述恒流-恒压自动切换单元的电流反馈输入端连接；

滤波单元，所述滤波单元的输入端同时与所述功率开关单元的输出端和所述电流采样与线电压补偿一体化单元的输出端连接；

电压采样单元，所述电压采样单元的输入端与所述滤波单元的输出端连接，所述电压采样单元的输出端与所述电流采样与线电压补偿一体化单元的补偿端和所述恒流-恒压自动切换单元的电压反馈输入端连接。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种包括上述多电压快速充电电路的多电压快充一体化芯片。

本发明实施例提供的多电压快速充电电路可以全部集成在一个芯片中，实现多电压快速充电，减小产品体积，并且由于将电流采样和线电压补偿采用一个电路模块进行一体化设计，建立了恒流环路和恒压环路的自动切换，优化了输出电压，恒流恒压充电过渡平滑，增加负载电路使用的安全性。

附图说明

图1为现有多电压快速充电电路在恒压充电下的充电电压变化图；

图2为本发明第一实施例提供的多电压快速充电电路的结构图；

图3为本发明第二实施例提供的多电压快速充电电路的示例电路结构图；

图4为本发明第三实施例提供的多电压快速充电电路中电流采样与线电压补偿一体化单元的示例电路结构图；

图5为本发明第四实施例提供的多电压快速充电电路中电流采样与线电压补偿一体化单元的示例电路结构图；

图6为本发明第五实施例提供的多电压快速充电电路中恒流-恒压自动切换单元的示例电路结构图；

图7为本发明第六实施例提供的多电压快速充电电路中静态工作点竞争模块的示例电路结构图；

图8为本发明第七实施例提供的多电压快速充电电路中平滑变换控制单元的示例电路结构图；

图9为本发明第八实施例提供的多电压快速充电电路中平滑变换控制单元的示例电路结构图；

图10为本发明第九实施例提供的多电压快速充电电路中平滑变换控制单元的示例电路结构图；

图11为本发明实施例提供的多电压快速充电电路输出电压的波形图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明实施例提供的多电压快速充电电路可以全部集成在一个芯片中，实现多电压快速充电，减小产品体积，并且由于将电流采样和线电压补偿采用一个电路模块进行一体化设计，建立了恒流环路和恒压环路的自动切换，优化了输出电压，恒流恒压充电过渡平滑，增加负载电路使用的安全性。

图2示出了本发明第一实施例提供的多电压快速充电电路的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该多电压快速充电电路可以应用于快速充电器中的单片多电压快充一体化芯片中。

该多电压快速充电电路包括：

参考电压阵列1，用于提供多组参考电压VREF1、VREF2…VREFn；

电压选通电路2，用于对多组参考电压VREF1、VREF2…VREFn进行选通后输出电压VREF0，该电压选通电路2的多个输入端与参考电压阵列1的多个输出端连接；

恒流-恒压自动切换单元4，用于将恒流环路和恒压环路输出的信号通过静态工作点竞争后再与选通输出信号进行误差放大，实现恒流恒压充电的自动切换，生成功率驱动信号DRV，恒流-恒压自动切换单元4的基准电压输入端与电压选通电路2的输出端连接；

功率开关单元5，用于根据功率驱动信号DRV生成开关切换信号SW，功率开关单元5的输入端与恒流-恒压自动切换单元4的输出端连接；

电流采样与线电压补偿一体化单元6，用于进行电流采样的同时对线电压补偿，电流采样与线电压补偿一体化单元6的输入端与恒流-恒压自动切换单元4的输出端连接，电流采样与线电压补偿一体化单元6的电流反馈端与恒流-恒压自动切换单元4的电流反馈输入端连接；

滤波单元7，滤波单元7的输入端同时与功率开关单元5和电流采样与线电压补偿一体化单元6的输出端连接；

电压采样单元8，电压采样单元8的输入端与滤波单元7的输出端连接，电压采样单元8的输出端与电流采样与线电压补偿一体化单元6的补偿端和恒流-恒压自动切换单元4的电压反馈输入端连接。

在本发明实施例中，参考电压阵列1用于提供多组参考电压VREF1、VREF2…VREFn，电压选通电路2对多组参考电压VREF1、VREF2…VREFn进行选通后输出电压VREF0给恒流-恒压自动切换单元4，恒流-恒压自动切换单元4与功率开关单元5、电流采样与线电压补偿一体化单元6形成恒流环路，恒流-恒压自动切换单元4与功率开关单元5、电流采样与线电压补偿一体化单元6、滤波单元7、电压采样单元8形成恒压环路，恒流-恒压自动切换单元4将电流采样与线电压补偿一体化单元6反馈的电流采样电压VSENCE与电压采样单元8反馈的电压采样电压VFB通过静态工作点竞争，哪个电压高就由哪个与基准电压VREF0进行比较放大，输出误差量，从而实现恒流环路和恒压环路的自动切换，并且这个切换过程是平滑的。

电流采样与线电压补偿一体化单元6同时集成了电流采样与线电压补偿的功能，通过提取一个电流ILINE对电压采样单元8进行线电压补偿，保证输出电压Vout精准变化。

本发明实施例提供的多电压快速充电电路可以全部集成在一个芯片中，实现多电压快速充电，减小产品体积，并且由于将电流采样和线电压补偿采用一个电路模块进行一体化设计，建立了恒流环路和恒压环路的自动切换，优化了输出电压，恒流恒压充电过渡平滑，增加负载电路使用的安全性。

图3示出了本发明第二实施例提供的多电压快速充电电路的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，电压选通电路2可以通过开关阵列S1、S2…Sn来实现，可以通过开关信号控制开关阵列S1、S2…Sn的控制端，从而实现选通控制。

作为本发明又一实施例，该多电压快速充电电路还可以包括一平滑变换控制单元3，用于对选通后输出的电压VREF0在电压阶跃变化时进行平滑处理，输出平滑变化的输出电压VREF，该平滑变换控制单元3的输入端与电压选通电路2的输出端连接，平滑变换控制单元3的输出端与恒流-恒压自动切换单元4的基准电压输入端连接。

在本发明实施例中，通过保护电路对选通后输出的电压VREF0在电压阶跃变化时进行平滑处理，从而输出连续、平滑变化的输出电压VREF，其输出电压VREF的波形参见图11，由于充电电压变换电路的输出电压Vout正比于VREF，也为缓慢变化，从而实现平滑切换，保护后续负载电路元器件，并可以调节充放电电流大小，从而控制充电电压的变化快慢。

作为本发明又一实施例，该恒流-恒压自动切换单元4采用第一误差放大器EA1实现，其中第一误差放大器EA1的正向输入端为恒流-恒压自动切换单元4的基准电压输入端，第一误差放大器EA1的第一反向输入端为恒流-恒压自动切换单元4的电压反馈输入端，第一误差放大器EA1的第二反向输入端为恒流-恒压自动切换单元4的电流反馈输入端，第一误差放大器EA1的输出端为恒流-恒压自动切换单元4的输出端。

在本发明实施例中，通过对恒流和恒压反馈的信号接到同一个误差放大器的同相端，实现恒压恒流充电的自动竞争切换。实现了恒压恒流充电的自动平滑切换。

作为本发明又一实施例，电流采样与线电压补偿一体化单元6包括：

第二误差放大器EA2、第一电流源I1、比较器OP、加法器、电阻R5和电阻RDC；

第二误差放大器EA2的正向输入端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的输入端与第一电流源I1的输入端连接，第二误差放大器EA2的反向输入端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的输出端与第一电流源I1的输出端连接，第二误差放大器EA2的输出端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的电流反馈端与比较器OP的正向输入端连接，比较器OP的反向输入端通过电阻R5接地，比较器OP的输出端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的补偿端与比较器OP的反向输入端连接，比较器OP的正向输入端还同时与加法器的输出端和电阻RDC的一端连接，电阻RDC的另一端接地，加法器的一输入端连接偏置电流源IDC，加法器的另一输入端连接斜坡补偿电流ISLOPE。

作为本发明又一实施例，滤波单元7包括：

电感L和电容Cout；

电感L的一端为滤波单元7的输入端，电感L的另一端为滤波单元7的输出端通过电容Cout接地。

作为本发明又一实施例，电压采样单元8包括：

电阻R1和电阻R2；

电阻R1的一端为电压采样单元8的输入端，电阻R1的另一端为电压采样单元8的输出端通过电阻R2接地。

在本发明实施例中，电流采样与线电压补偿一体化单元6在电流采样生成采样电流Ivsence的同时，提取出一路电流Iline给到反馈电阻R2从而实现对输出线电压的补偿。这样可以有效避免输出电源线电阻压降对输出电压精度的影响。同时实现了同一个电流采样电路对恒流环路和恒压环路的一体化控制。

本发明实施例提供的多电压快速充电电路可以全部集成在一个芯片中，实现多电压快速充电，减小产品体积，并且由于将电流采样和线电压补偿采用一个电路模块进行一体化设计，建立了恒流环路和恒压环路的自动切换，优化了输出电压，恒流恒压充电过渡平滑，并且进一步通过平滑变换控制单元对输出电压在电压阶跃变化时进行平滑处理，增加负载电路使用的安全性。

图4示出了本发明第三实施例提供的多电压快速充电电路中电流采样与线电压补偿一体化单元的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，电流采样与线电压补偿一体化单元6还可以采用下述结构实现，包括：

第二误差放大器EA2、第一电流源I1和比较器OP；

第二误差放大器EA2的正向输入端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的输入端与第一电流源I1的输入端连接，第二误差放大器EA2的反向输入端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的输出端与第一电流源I1的输出端连接，第二误差放大器EA2的输出端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的电流反馈端与比较器OP的正向输入端连接，比较器OP的输出端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的补偿端与比较器OP的反向输入端连接。

在本发明实施例中，可以得到公式：

ΔV＝K·ΔI·R

其中，ΔV为为线补电压，K为设定比例系数，R为电阻量纲，ΔI为电流变化量。

图5示出了本发明第四实施例提供的多电压快速充电电路中电流采样与线电压补偿一体化单元的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，电流采样与线电压补偿一体化单元6还可以采用下述结构实现，包括：

第一MOS管M1、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7、第十一MOS管M11、第十二MOS管M12、第十三MOS管M13、电阻R3、电阻R4、第一基准电流源IBIAS1、第二基准电流源IBIAS2、斜坡补偿电流源ISLOPE和偏置电流源IDC；

第一MOS管M1的控制端为线电压补偿一体化单元6的输入端，第一MOS管M1的输入端为线电压补偿一体化单元6的输出端，第一MOS管M1的输出端连接第一相对低电位VSEN，第一基准电流源IBIAS1的输出端与第六MOS管M6的输入端连接，第六MOS管M6的控制端同时与第六MOS管M6的输入端和第五MOS管的控制端连接，第六MOS管M6的输出端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端连接第一相对低电位VSEN，第二基准电流源IBIAS2的输出端同时连接第七MOS管M7的控制端和第五MOS管M5的输入端，第五MOS管M5的输出端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端连接第二相对低电位VSS，第七MOS管M7输出端连接第一相对低电位VSEN，第七MOS管M7的输入端同时连接第十一MOS管M11、第十二MOS管M12、第十三MOS管M13的控制端，第十一MOS管M11、第十二MOS管M12、第十三MOS管M13的输入端均连接电源电压VDD，第十一MOS管M11的控制端还与第十一MOS管M11的输出端连接，第十二MOS管M12的输出端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的电流反馈端，第十三MOS管M13的输出端为电流采样与线电压补偿一体化单元6的补偿端，斜坡补偿电流源ISLOPE和偏置电流源IDC的输入端连接电源电压VDD，斜坡补偿电流源ISLOPE和偏置电流源IDC的输出端同时为电流采样与线电压补偿一体化单元6的电流反馈端与电阻RSENSE的一端连接，电阻RSENSE的另一端连接第二相对低电位VSS。

在本发明实施例中，功率管M10为功率开关单元5中的功率开关，第一MOS管M1为电流采样管，采样原理为：MOS管M1采样电感电流，经MOS管M7的电流镜像后与斜坡补偿电流ISLOPE叠加，转化为电压信号VSENSE。

在本发明实施例中，SW是开关切换信号，ISLOPE是斜坡补偿电流，偏置电流IDC用于调整DC工作点。根据实际应用ISLOPE和IDC可以是任意值也可以是0。

MOS管M5～M7形成负反馈结构，使M10、M1源极电位趋于相等。而M10、M1的栅极、漏极所接的电位一样，所以M10、M1的电流取决于管子的比例。

因此有公式：

其中，这里ISENSE为采样电流，IL为电感L的电流，m是功率管M10对MOS管M1的倍数。

图6示出了本发明第五实施例提供的多电压快速充电电路中恒流-恒压自动切换单元的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该恒流-恒压自动切换单元4还可以采用下述结构实现，包括：

电压平移器41、静态工作点竞争模块42和第一误差放大器EA1；

电压平移器41的多个输入端分别为恒流-恒压自动切换单元4的基准电压输入端、电压反馈输入端和电流反馈输入端，电压平移器41的多个输出端分别与静态工作点竞争模块42的正向输入端、第一反向输入端和第二反向输入端连接，静态工作点竞争模块42的正向输出端和反向输出端分别与第一误差放大器EA1的正向输入端和反向输入端连接，第一误差放大器EA1的输出端为恒流-恒压自动切换单元4的输出端。

在本发明实施例中，恒流环路中的电压VSENCE和恒压环路中的电压VFB通过静态工作点竞争，哪个电压高就由哪个与基准电压VREF进行比较放大，经第一误差放大器EA1输出误差量。这样通过电压Vsence1和电压VFB1的自动静态工作点竞争，恒流环路和恒压环路可以实现自动切换，由于切换时完全根据电压Vsence1和电压VFB1的电压大小，所以这个切换过程是平滑的。

优选地，静态工作点竞争模块42的电路示例结构参见图7，包括：

第二输入管M2、第三输入管M3、第四输入管M4和尾电流IBIAS3；

第二输入管M2的控制端为静态工作点竞争模块42的正向输入端接收电压平移器41输出的电压Vref1，第二输入管M2的输入端为静态工作点竞争模块42的正向输出端，第三输入管M3、第四输入管M4的输入端均为静态工作点竞争模块42的反向输出端，第三输入管M3的控制端为静态工作点竞争模块42的第二反向输入端接收电压平移器41输出的电压VFB1，第四输入管M4的控制端为静态工作点竞争模块42的第一反向输入端接收电压平移器41输出的电压Vsence1，第二输入管M2、第三输入管M3、第四输入管M4的输出端均与尾电流IBIAS3的输入端连接，尾电流IBIAS3的输出端连接偏置电流源。

作为本发明一实施例，输入管M2-M4均可以采用MOS管或者晶闸管实现。

图8示出了本发明第五实施例提供的多电压快速充电电路中平滑变换控制单元的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明相关的部分。

作为本发明一实施例，该平滑变换控制单元3包括：

电容C11、电容C12和电阻R13；

电容C11的一端为平滑变换控制单元3的输入端，电容C11的另一端接地，电容C11的一端还与电阻R13的一端连接，电阻R13的另一端通过电容C12接地，电阻R13的另一端为平滑变换控制单元3的输出端。

在本发明实施例中，电阻R13和电容C12构成RC滤波电路，对电压VREF0的变换进行缓慢变化，从而减小选通变换时的电压阶跃变化，输出电压VREF的波形图参见图11，由于多电压快速充电电路的输出电压Vout正比于VREF，也为缓慢变化，因此多电压快充一体化芯片可以实现对负载的保护。

本发明实施例缓慢变换时间取决与电阻电容的大小，对芯片面积要求较高。

本发明实施例通过电压选通电路2对参考电压阵列1的多组参考电压VREF1、VREF2…VREFn进行选通后输出电压VREF0，再通过平滑变换控制单元3对选通后输出的电压VREF0在电压阶跃变化时进行平滑处理，从而输出连续、平滑变化的输出电压VREF，实现参考电压的平滑切换。由于本发明实施例输出的电压VREF0是连续、平滑变换的，因此能够更好的保护后续电路元器件，包括被充电的电池元件。

作为本发明一优选实施例，结合图9，该平滑变换控制单元3还可以包括：

平滑单元31，用于平滑输出电压变化阶跃，平滑单元31的输入端为平滑变换控制单元3的输入端；

电流镜单元32，用于通过基准电流控制输出电压的变化，电流镜单元32的输出端为平滑变换控制单元3的输出端与平滑单元31的输出端连接；

速度控制单元33，用于控制输出电压跟随输入电压的变化速度，速度控制单元33的第一输入端In1与平滑单元31的输入端连接，速度控制单元33的第二输入端In2与平滑单元31的输出端连接，速度控制单元33的第一输出端Out1与电流镜单元32的第一控制端连接，速度控制单元33的第二输出端Out2与电流镜单元32的第二控制端连接。

本发明实施例通过电流镜单元32和速度控制单元33可以提高电压变换时的变换速度，从而实现快速充电过程中电压的快速连续变化，更好的保护电池。

优选地，该平滑单元31包括：

电阻R33、电容C31、电容C32及开关K1；

电容C31的一端为平滑单元31的输入端与开关K1的一端连接，电容C31的另一端接地，开关K1的另一端与电阻R33的一端连接，电阻R33的另一端为平滑单元31的输出端通过电容C32接地。

优选地，该电流镜单元32采用一路电流镜实现，包括：

第二电流源I2、第三电流源I3、开关K2及开关K3；

第三电流源I3的输入端连接电源电压，第三电流源I3的输出端与开关K3的一端连接，开关K3的另一端为电流镜单元32的输出端与开关K2的一端连接，开关K3的控制端为电流镜单元32的第一控制端，开关K2的另一端与第二电流源I2的输入端连接，第二电流源I2的输出端接地，开关K2的控制端为电流镜单元32的第二控制端。

优选地，该速度控制单元33包括：

第一比较器Com1和反相器NOT1；

第一比较器Com1的反向输入端为速度控制单元33的第一输入端In1，第一比较器Com1的正向输入端为速度控制单元33的第二输入端In2，第一比较器Com1的输出端为速度控制单元33的第一输出端Out1与反相器NOT1的输入端连接，反相器NOT1的输出端为速度控制单元33的第二输出端Out2。

在本发明实施例中，通过增加一路电流镜，在快充时电池状态进行变电压快充的时候，首先根据开关阵列切换后输出的电压VREF0与当前保护电路输出电压VREF比较，如果电压VREF0小于电压VREF则对电压VREF放电，直到电压VREF等于VREF0；反之如果电压VREF0大于电压VREF则对电压VREF充电，直到电压VREF等于电压VREF0。

控制开关K1导通可将电压VREF0加到电压VREF上。开关K2和开关K3可以控制电压VREF变化到电压VREF0的速度，从而实现快速充电电压的平滑变化。

作为本发明一优选实施例，结合图10，该电流镜单元32还可以采用多路电流镜实现，具体为，电流镜单元32包括多组电流镜模块321，每组电流镜模块321的输出端连接，同时为本实施例电流镜单元32的输出端，每组电流镜模块321的第一控制端连接，同时为本实施例电流镜单元32的第一控制端，每组电流镜模块321的第二控制端连接，同时为本实施例电流镜单元32的第二控制端。

每路电流镜模块321包括：

第二电流源I2、第三电流源I3、开关K2及开关K3；

第三电流源I3的输入端连接电源电压，第三电流源I3的输出端与开关K3的一端连接，开关K3的另一端为电流镜单元32的输出端与开关K2的一端连接，开关K3的控制端为电流镜单元32的第一控制端，开关K2的另一端与第二电流源I2的输入端连接，第二电流源I2的输出端接地，开关K2的控制端为电流镜单元32的第二控制端。

该速度控制单元33还可以采用第二比较器Com2和开关控制电路331实现；

第二比较器Com2的反向输入端为速度控制单元33的第一输入端In1，第二比较器Com2的正向输入端为速度控制单元33的第二输入端In2，第二比较器Com2的输出端与开关控制电路331的输入端连接，开关控制电路331的第一输出端为速度控制单元33的第一输出端Out1，开关控制电路331的第二输出端为速度控制单元33的第二输出端Out2。

在本发明实施例中，通过增加多组电流镜模块321控制充放电电流大小，并根据负载充电电压Vout变化的大小程度对应设置充放电电流大小，从而改变负载充电电压Vout的变化速度。

在本实施例中，开关控制信号1、开关控制信号2均为总线信号，分别独立控制多组电流源，并且这个控制信号组是根据电压VREF与电压VREF0变化的差值△V的大小来决定的。当然也可以自由设置，可以根据电池能够承受的充电电压Vout的变化冲击来智能化设定。

作为本发明一优选实施例，该平滑变换控制单元3还可以包括：

充放电电流控制单元34，所述充放电电流控制单元34的输入端与所述平滑单元31的输出端连接，所述充放电电流控制单元34的控制端与开关控制电路331的第三输出端连接。

优选地，充放电电流控制单元34包括：

多个电容C21至电容C2n，和多个开关K21至开关K2n，每一电容对应串接一开关，该每一开关的一端同时为充放电电流控制单元34的输入端，每一开关的另一端分别通过对应的电容接地，每一开关的控制端同时为充放电电流控制单元34的控制端。

在本发明实施例中，同时改变电容C21至电容C2n的值，可以进一步调节充放电电流大小，从而根据充电电压Vout变化的大小程度设置充放电电流大小，通过控制电压VREF的变化快慢从而实现控制充电电压Vout的变化快慢。

本发明实施例通过电压选通电路对参考电压阵列的多组参考电压进行选通后输出电压VREF0，再通过保护电路对选通后输出的电压VREF0在电压阶跃变化时进行平滑处理，从而输出连续、平滑变化的输出电压VREF，实现参考电压的平滑切换，从而更好的保护后续负载电路元器件，并通过电流镜单元和速度控制单元提高电压变换时的变换速度，实现快速充电过程中电压的快速连续变化，更好的保护电池，并进一步地通过充放电电流控制单元调节充放电电流大小，从而控制充电电压的变化快慢。

本发明实施例的另一目的在于，提供一种包括上述多电压快速充电电路的多电压快充一体化芯片。

本发明实施例提供的多电压快速充电电路可以全部集成在一个芯片中，实现多电压快速充电，减小产品体积，并且由于将电流采样和线电压补偿采用一个电路模块进行一体化设计，建立了恒流环路和恒压环路的自动切换，优化了输出电压，恒流恒压充电过渡平滑，并且进一步通过平滑变换控制单元对输出电压在电压阶跃变化时进行快速、平滑处理，保护负载电路，增加负载使用寿命。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多电压快速充电电路，其特征在于，所述电路包括：

参考电压阵列，用于提供多组参考电压；

电压选通电路，用于对多组参考电压进行选通后输出，所述电压选通电路的多个输入端与所述参考电压阵列的多个输出端连接；

恒流-恒压自动切换单元，用于将恒流环路和恒压环路输出的信号通过静态工作点竞争后再与选通输出信号进行误差放大，实现恒流恒压充电的自动切换，并生成功率驱动信号，所述恒流-恒压自动切换单元的基准电压输入端与所述电压选通电路的输出端连接；

功率开关单元，用于根据所述功率驱动信号生成开关切换信号，所述功率开关单元的输入端与所述恒流-恒压自动切换单元的输出端连接；

电流采样与线电压补偿一体化单元，用于进行电流采样的同时对线电压补偿，所述电流采样与线电压补偿一体化单元的输入端与所述恒流-恒压自动切换单元的输出端连接，所述电流采样与线电压补偿一体化单元的电流反馈端与所述恒流-恒压自动切换单元的电流反馈输入端连接；

滤波单元，所述滤波单元的输入端同时与所述功率开关单元的输出端和所述电流采样与线电压补偿一体化单元的输出端连接；

电压采样单元，所述电压采样单元的输入端与所述滤波单元的输出端连接，所述电压采样单元的输出端与所述电流采样与线电压补偿一体化单元的补偿端和所述恒流-恒压自动切换单元的电压反馈输入端连接。

2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流采样与线电压补偿一体化单元包括：

第二误差放大器、第一电流源、比较器、加法器、电阻R5和电阻RDC；

所述第二误差放大器的正向输入端为所述电流采样与线电压补偿一体化单元的输入端与所述第一电流源的输入端连接，所述第二误差放大器的反向输入端为所述电流采样与线电压补偿一体化单元的输出端与所述第一电流源的输出端连接，所述第二误差放大器的输出端为所述电流采样与线电压补偿一体化单元的电流反馈端与所述比较器的正向输入端连接，所述比较器的反向输入端通过所述电阻R5接地，所述比较器的输出端为所述电流采样与线电压补偿一体化单元的补偿端与所述比较器的反向输入端连接，所述比较器的正向输入端还同时与所述加法器的输出端和所述电阻RDC的一端连接，所述电阻RDC的另一端接地，所述加法器的一输入端连接偏置电流源，所述加法器的另一输入端连接斜坡补偿电流。

3.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流采样与线电压补偿一体化单元包括：

第一MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、电阻R3、电阻R4、第一基准电流源、第二基准电流源、斜坡补偿电流源和偏置电流源；

所述第一MOS管的控制端为所述线电压补偿一体化单元的输入端，所述第一MOS管的输入端为所述线电压补偿一体化单元的输出端，所述第一MOS管的输出端连接第一相对低电位，所述第一基准电流源的输出端与所述第六MOS管的输入端连接，所述第六MOS管的控制端同时与所述第六MOS管的输入端和所述第五MOS管的控制端连接，所述第六MOS管的输出端与所述电阻R3的一端连接，所述电阻R3的另一端连接第一相对低电位，所述第二基准电流源的输出端同时连接所述第七MOS管的控制端和所述第五MOS管的输入端，所述第五MOS管的输出端与所述电阻R4的一端连接，所述电阻R4的另一端连接第二相对低电位，所述第七MOS管输出端连接第一相对低电位，所述第七MOS管的输入端同时连接所述第十一MOS管、所述第十二MOS管、所述第十三MOS管的控制端，所述第十一MOS管、所述第十二MOS管、所述第十三MOS管的输入端均连接电源电压，所述第十一MOS管的控制端还与所述第十一MOS管的输出端连接，所述第十二MOS管的输出端为所述电流采样与线电压补偿一体化单元的电流反馈端，所述第十三MOS管的输出端为所述电流采样与线电压补偿一体化单元的补偿端，所述斜坡补偿电流源和所述偏置电流源的输入端连接电源电压，所述斜坡补偿电流源和所述偏置电流源的输出端同时为所述电流采样与线电压补偿一体化单元的电流反馈端与所述电阻RSENSE的一端连接，所述电阻RSENSE的另一端连接第二相对低电位。

4.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述恒流-恒压自动切换单元为第一误差放大器，其中，所述第一误差放大器的正向输入端为所述恒流-恒压自动切换单元的基准电压输入端，所述第一误差放大器的第一反向输入端为所述恒流-恒压自动切换单元的电压反馈输入端，所述第一误差放大器的第二反向输入端为所述恒流-恒压自动切换单元的电流反馈输入端，所述第一误差放大器的输出端为所述恒流-恒压自动切换单元的输出端。

5.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述恒流-恒压自动切换单元包括：

电压平移器、静态工作点竞争模块和第一误差放大器；

所述电压平移器的多个输入端分别为所述恒流-恒压自动切换单元的基准电压输入端、电压反馈输入端和电流反馈输入端，所述电压平移器的多个输出端分别与所述静态工作点竞争模块的正向输入端、第一反向输入端和第二反向输入端连接，所述静态工作点竞争模块的正向输出端和反向输出端分别与所述第一误差放大器的正向输入端和反向输入端连接，所述第一误差放大器的输出端为所述恒流-恒压自动切换单元的输出端。

6.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述滤波单元包括：

电感L和电容Cout；

所述电感L的一端为所述滤波单元的输入端，所述电感L的另一端为所述滤波单元的输出端通过所述电容Cout接地。

7.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压采样单元包括：

电阻R1和电阻R2；

所述电阻R1的一端为所述电压采样单元的输入端，所述电阻R1的另一端为所述电压采样单元的输出端通过所述电阻R2接地。

8.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括一平滑变换控制单元，用于对选通后输出的电压在电压阶跃变化时进行平滑处理，输出平滑变化的输出电压；

所述平滑变换控制单元的输入端与所述电压选通电路的输出端连接，所述平滑变换控制单元的输出端与所述恒流-恒压自动切换单元的基准电压输入端连接。

9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，所述平滑变换控制单元包括：

平滑单元，用于平滑输出电压变化阶跃，所述平滑单元的输入端为平滑变换控制单元的输入端；

电流镜单元，用于通过基准电流控制输出电压的变化，所述电流镜单元的输出端为平滑变换控制单元的输出端与所述平滑单元的输出端连接；

速度控制单元，用于控制输出电压跟随输入电压的变化速度，所述速度控制单元的第一输入端与所述平滑单元的输入端连接，所述速度控制单元的第二输入端与所述平滑单元的输出端连接，所述速度控制单元的第一输出端与所述电流镜单元的第一控制端连接，所述速度控制单元的第二输出端与所述电流镜单元的第二控制端连接。

10.一种多电压快充一体化芯片，其特征在于，所述芯片包括如权利要求1至9任一项所述的多电压快速充电电路。