CN107565645B - 电池充电管理电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池充电管理电路，包括：电池电压过充判断电路、充电条件判断电路、充电电流模式判断电路、充电控制电路以及充电环路；其中，电池电压过充判断电路连接充电条件判断电路，充电条件判断电路分别连接充电电流模式判断电路、充电控制电路和充电环路；充电电流模式判断电路和充电控制电路分别连接充电环路；充电环路根据各电路之间的输出结果选择相应的充电方式为电池充电。该电池充电管理系统检测结果精确、灵敏度高，对电池充电时可靠性好。

Description

电池充电管理电路

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别是涉及一种电池充电管理电路。

背景技术

近年来，各种各样的便携式电子产品发展迅猛，电池作为电子产品一个重要组成部分，电池也得到了快速的发展和应用。充电电池具有充放电循环性(即可以反复使用)、污染小等特点(例如锂电池)已成为便携式电子产品电源的首选。

然而充电电池是一种充电次数有限的电池(即有充电寿命)，不正确的充电方式会严重影响电池的寿命。目前常用电池充电管理电路来对监测电路的充电过程。但目前的电池充电管理电路结构复杂，灵敏度、可靠性差。

发明内容

基于此，有必要针对现有的电池管理电路灵敏度、可靠性差的问题，提供一种电池充电管理电路。

一种电池充电管理电路，包括：电池电压过充判断电路、充电条件判断电路、充电电流模式判断电路、充电控制电路以及充电环路；

所述电池电压过充判断电路将电池的当前电压与第一参考电压比较，根据比较结果输出第一控制信号至所述充电条件判断电路，并根据所述第一控制信号控制所述充电条件判断电路的开启或关闭；

所述充电条件判断电路将电池的当前充电电流检测输出端电压与第二参考电压进行比较，且将电源电压与第三参考电压进行比较，并将电源电压与所述电池的当前电压进行比较，根据比较结果输出第二控制信号分别至所述充电电流模式判断电路、所述充电控制电路和所述充电环路；

所述充电电流模式判断电路根据所述第二控制信号切换工作状态，将所述电池的当前电压与第四参考电压比较，根据比较结果输出第三控制信号至所述充电环路；

所述充电控制电路根据所述第二控制信号切换工作状态，将所述电池的当前充电电流检测输出端电压与第五参考电压比较，且将所述电池的当前电压与第六参考电压比较，根据比较结果输出第四控制信号至所述充电环路；

所述充电环路根据所述第二控制信号、所述第三控制信号和所述第四控制信号选择相应的充电方式为所述电池充电。

本发明中的电池充电管理电路，包括电池电压过充判断电路、充电条件判断电路、充电电流模式判断电路、充电控制电路以及充电环路；其中，电池电压过充判断电路连接充电条件判断电路，充电条件判断电路分别连接充电电流模式判断电路、充电控制电路和充电环路；充电电流模式判断电路和充电控制电路分别连接充电环路。上述的电池充电管理电路，主要是利用电池电压过充判断电路来判断待充电电池是否处于过充状态，输出第一控制信号，并通过第一控制信号控制充电条件判断电路对当前的充电条件进行检测判断，输出第二控制信号，然后利用第二控制信号分别控制充电电流模式判断电路和充电控制电路对当前的充电电流模式和充电方式进行判断，并分别输出第三控制信号和第四控制信号，最后利用第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号控制充电环路选择相应的充电方式对待充电电池进行充电，该电池充电管理系统检测结果精确、灵敏度高，对电池充电时可靠性好。

附图说明

图1为本发明的电池充电管理电路在其中一个实施例的结构示意图；

图2为本发明的电池充电管理电路在其中一个实施例的结构示意图；

图3为本发明的电池充电管理电路在其中一个实施例的结构示意图；

图4为本发明的电池充电管理电路在其中一个实施例的结构示意图；

图5为本发明的电池充电管理电路在其中一个实施例的结构示意图。

图6为本发明的电池充电管理电路为电池充电时电池电压与充电电流的关系图。

具体实施方式

下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应当说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本进行更全面的描述。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/ 或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。另外，本文中“第一”、“第二”、“第三”、“第四”只是为了区分所描述的对象，并不是对对象的限定。

如图1所示，一种电池充电管理电路，包括：电池电压过充判断电路10、充电条件判断电路20、充电电流模式判断电路30、充电控制电路40以及充电环路50。其中，电池电压过充判断电路10连接充电条件判断电路20；充电条件判断电路20分别连接充电电流模式判断电路30、充电控制电路40和充电环路50。充电电流模式判断电路30和充电控制电路40分别连接充电环路50。

电池电压过充判断电路10将电池的当前电压与第一参考电压比较，根据比较结果输出第一控制信号至充电条件判断电路，并根据第一控制信号控制充电条件判断电路的开启或关闭。充电条件判断电路20将电池的当前充电电流检测输出端电压与第二参考电压进行比较，且将电源电压与第三参考电压进行比较，并将电源电压与所述电池的当前电压进行比较，根据比较结果输出第二控制信号分别至充电电流模式判断电路30、充电控制电路40和充电环路50。充电电流模式判断电路30根据第二控制信号切换工作状态，将电池的当前电压与第四参考电压比较，根据比较结果输出第三控制信号至充电环路50。充电控制电路 40根据第二控制信号切换工作状态，将电池的当前充电电流检测输出端电压与第五参考电压比较，且将电池的当前电压与第六参考电压比较，根据比较结果输出第四控制信号至充电环路50。充电环路50根据第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号选择相应的充电方式为电池充电。

在本实施例中，第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压、第四参考电压、第五参考电压、第六参考电压是根据充电电池的类型确定的，用户可以根据充电电池的类型选择合适的值，例如锂离子电池、锂聚电池和铅酸电池的电压不同、充电方式不同，因此选择第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压、第四参考电压、第五参考电压和第六参考电压不同。

上述的电池充电管理电路，包括电池电压过充判断电路10、充电条件判断电路20、充电电流模式判断电路30、充电控制电路40以及充电环路50；其中，电池电压过充判断电路10连接充电条件判断电路20，充电条件判断电路20分别连接充电电流模式判断电路30、充电控制电路40和充电环路50；充电电流模式判断电路30和充电控制电路40分别连接充电环路50。上述的电池充电管理电路，主要是利用电池电压过充判断电路10来判断待充电电池是否处于过充状态，输出第一控制信号，并通过第一控制信号控制充电条件判断电路20对当前的充电条件进行检测判断，输出第二控制信号，然后利用第二控制信号分别控制充电电流模式判断电路和充电控制电路对当前的充电电流模式和充电方式进行判断，并分别输出第三控制信号和第四控制信号，最后利用第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号控制充电环路选择相应的充电方式对待充电电池进行充电，该电池充电管理系统检测结果精确、灵敏度高，对电池充电时可靠性好。

在其中一个实施例中，如图2所示，电池充电管理电路还包括：带隙基准模块60。带隙基准模块60的输入端与电源电压输出端连接，带隙基准模块60 的输出端分别连接电池电压过充判断电路10、充电条件判断电路20、充电电流模式判断电路30、充电控制电路40和充电环路50。带隙基准模块60产生第一参考电压、第二参考电压、第三参考电压、第四参考电压、第五参考电压、第六参考电压和第七参考电压，其中第七参考电压用于为充电环路50提供参考电压。

具体地，在模拟电路中经常采用基准电压和基准电流，这些基准量与电源和工艺参数的关系很小，因此通常这些基准量通过适当的电路为各个电路模块提供准确的工作电压和偏置电流等。而在本实施例中，带隙基准模块60的输入端与电源电压输出端连接，输出端分别连接电池电压过充判断电路10、充电条件判断电路20、充电电流模式判断电路30和充电控制电路40的输入端。带隙基准模块60的主要作用为电池电压过充判断电路10、充电条件判断电路20、充电电流模式判断电路30、充电控制电路40和充电环路模块50提供基准参考电压。有效确保电池电压过充判断电路10、充电条件判断电路20、充电电流模式判断电路30、充电控制电路40和充电环路模块50的稳定且准确工作。

在其中一个实施例中，如图3所示，电池电压过充判断电路10的输入端与电池电压输出端连接，电池电压过充判断电路将电池的当前电压与第一参考电压比较，在电池的当前电压小于第一参考电压时，电池电压过充判断电路输出高电平，并将高电平输出至充电条件判断电路，控制充电条件判断电路20开启。

具体地，电池电压过充判断电路10的主要作用是判断电池是否处于过充状态，当电池处于过充状态时表示电池电压已达到最高安全阈值，不能进行充电，保护电池安全，以免电池被损坏。将电池的当前电压与第一参考电压(通常是该电池允许的最大电压)进行比较，在电池当前电压小于第一参考电压值时，输出高电平，在电池当前电压大于第一参考电压时，输出低电平。当电池电压过充判断电路10输出高电平时，表示电池电压在安全范围内，可以对其进行充电，控制充电条件判断电路20开启。利用上述的电池电压过充判断电路10能有效保证电池充电的安全性。

在其中一个实施例中，如图3所示，充电条件判断电路20包括过流检测模块21、低压检测模块22、欠压检测模块23以及第一与门24。电池电压过充判断电路10的输出端分别连接过流检测模块21、低压检测模块22和欠压检测模块24的控制开关端；过流检测模块21的输入端分别连接带隙基准模块60的输出端和充电环路的充电电流检测输出端PROG。低压检测模块22的输入端分别连接电源电压输出端和带隙基准模块60的输出端；欠压检测模块23的输入端分别连接电池电压输出端和电源电压输出端；过流检测模块21、低压检测模块22和欠压检测模块23的输出端分别连接第一与门24的输入端，第一与门24 的输出端分别连接充电环路、充电控制电路以及充电电流模式判断电路。

其中，PROG端口主要用于对充电电流进行设置和充电电流监视的端口(或引脚)，主要在该端口与地之间连接一个电阻器R就可以来设置电池充电电流： I_BAT＝V_REF/R*K，V_REF为充电电流偏置电压，R为充电电流的可编程电阻，K为充电电流镜像系数，其中V_REF、R和K这些参数是可变化的，对于不同的类型的充电电池，可以选用不同的参数。故在充电环路50(即充电环路模块51)上设置一个充电电流检测输出端PROG，通过比较PROG上的电压就可以用来检测电池的充电电流。另外，本文中的PROG端都是指上述的意思。

在其中一个实施例中，在电池电压过充判断电路输出高电平时：

过流检测模块将电池的当前充电电流检测输出端电压与第二参考电压进行比较，在电池的当前充电电流检测输出端电压小于第二参考电压时，输出高电平。低压检测模块22将电源电压与第三参考电压进行比较，在电源电压大于第三参考电压时，输出高电平。欠压检测模块23将电源电压与电池的当前电压进行比较，在电源电压大于电池的当前电压，且电源电压与电池的当前电压的差值大于预设的阈值时，输出高电平；在第一与门输出高电平时，控制充电电流模式判断电路30和充电控制电路40开启。

具体地，充电条件判断电路20主要对电池基本充电条件的判断，其中主要包括过流、低压和欠压的判断。过流检测模块21将主要对电池充电电流的判断，当充电电流大于充电所能承受的最大电流值时，称为过流。过流检测模块 21将电池的当前充电电流检测输出端电压与第二参考电压进行比较，在电池的当前充电电流检测输出端电压小于第二参考电压时，输出高电平。在电池的当前充电电流输出端大于第二参考电压时，输出低电平。当输出高电平时，表示电池当前充电电流没有超过最大值。低压检测模块22主要检测充电电源(即为电池充电的电源)是否处于过低状态，当电源电压处于过低状态时对电池进行充电，一方面充电不安全，另一方面已损坏，会减少电池寿命。低压检测模块 22将电源电压与第三参考电压(根据电池的特性进行设置)进行比较，在电源电压大于第三参考电压时，输出高电平。在电源电压小于第三参考电压时，输出低电平。当输出高电平时，表明电源电压未处于过低状态。欠压检测模块23 主要检测电源电压是否处于欠压状态，当电源电压处于欠压状态时对电池进行充电，已导致电池因过载而烧毁。欠压检测模块23将电源电压与电池的当前电压进行比较，在电源电压大于电池的当前电压，且电源电压与电池的当前电压的差值大于预设的阈值时，输出高电平；在电源电压低于电池的当前电压，或电源电压大于电池的当前电压但差值小于预设的阈值时，输出低电平。当输出高电平时，表明电源电压未处于欠压状态。其中，所述预设的阈值是根据充电电池的类型确定的，当充电电池是锂电池时，预设的阈值一般采用100mV。

当过流检测模块21、低压检测模块22和欠压检测模块23都输出高电平时，说明电池基本充电条件满足要求。过流检测模块21、低压检测模块22和欠压检测模块23都输出高电平时，第一与门24才能输出高电平，当第一与门24输出高电平时，才能控制控制充电电流模式判断电路30和充电控制电路40开启。采用上述的充电条件判断电路20对电池充电条件进行判断，一方面能有效保证充电的安全性，另一方面减少对电池的损伤。

在其中一个实施例中，如图4所示，充电控制电路40包括充电起止控制模块41、恒流恒压控制模块42、第二与门43和第一非门44，其中第一与门的输出端分别连接恒流恒压控制模块42和充电起止控制模块41的控制开关端；充电起止控制模块41的输入端连接带隙基准模块60的输出端和充电环路的充电电流检测输出端PROG；恒流恒压控制模块42的输入端分别连接电池电压VBAT 输出端和带隙基准模块60的输出端。恒流恒压控制模块42和充电起止控制模块41的输出端依次经过第二与门43和第一非门44与充电环路40连接，且恒流恒压控制模块42的输出端连接充电环路40。

在其中一个实施例中，在第一与门24输出高电平时：

恒流恒压控制模块42将电池的当前电压与第六参考电压比较，在电池的当前电压小于第六参考电压时，恒流恒压控制模块42输出低电平；在电池的当前电压大于第六参考电压时，恒流恒压控制模块42输出高电平。充电起止控制模块41将电池的当前充电电流检测输出端电压与第五参考电压比较，在电池的当前充电电流检测输出端电压小于第五参考电压时，充电起止控制模块41输出高电平；在电池的当前充电电流检测输出端电压大于第五参考电压时，充电起止控制模块41输出低电平。

具体地，充电控制电路40主要对电池充电方式以及充电起始、截止的判断进行判断，其中主要包括恒流、恒压充电判断、开始充电和截止充电的判断。恒流恒压控制模块42主要电池是进行恒流充电还是恒压充电的判断。恒流恒压控制模块42将电池的当前电压与第六参考电压比较，在电池的当前电压小于第六参考电压时，恒流恒压控制模块42输出低电平；在电池的当前电压大于第六参考电压时，恒流恒压控制模块42输出高电平。当恒流恒压控制模块42输出低电平时，充电环路50选择恒流模式对电池进行充电；当恒流恒压控制模块42 输出高电平时，充电环路50选择恒压模式对电池进行充电。根据电池的当前电压与第四参考电压比较结果选择采用恒流还是恒压模式对电源充电，采用不同的模式对电源进行充电，一方面确保快速充电，另一方面保障充电的安全性，增强电池寿命。另外，充电起止控制模块41和恒流恒压控制模块42共同完成对电池开始充电和截止充电的判断。充电起止控制模块41将电池的当前充电电流检测输出端电压与第五参考电压比较，在电池的当前充电电流检测输出端电压小于第五参考电压时，充电起止控制模块41输出高电平；在电池的当前充电电流检测输出端电压大于第五参考电压时，充电起止控制模块41输出低电平。当充电起止控制模块41和恒流恒压控制模块42至少其中一个输出低电平时，充电环路50开始对电池充电，其中当充电起止控制模块41输出高电平或低电平，且恒流恒压控制模块42输出低电平时，充电环路50采用恒流模式对电池进行充电；当充电起止控制模块41输出高电平或低电平，且恒流恒压控制模块 42输出高电平时，充电环路50采用恒压模式对电池进行充电。当充电起止控制模块41和恒流恒压控制模块42输出高电平时，充电环路截止对电池充电。根据充电起止控制模块41和恒流恒压控制模块42的综合比较结果作为对电池开始充电及截止充电的判断条件，且在充电过程中选择相应模式的充电方式(即恒流充电或恒压充电模式)，能有效保障电池充电的安全性。

其中一个实施例中，如图4所示，第一与门24的输出端连接充电电流模式判断电路30的控制开关端，充电电流模式判断电路30的输入端分别连接带隙基准模块60的输出端和电池电压输出端，充电电流模式判断电路30的输出端连接充电环路50。

在第一与门输出高电平时：

充电电流模式判断电路30将电池的当前电压与第四参考电压比较，在电池的当前电压小于第四参考电压时，输出低电平，在电池的当前电压大于第四参考电压时，输出高电平。

具体的，在利用恒流模式对电池进行充电时，一般采用小电流、大电流的模式进行充电。通常是在电池电压比较低时，采用小电流充电；在电池电压达到一个额定值(根据电池的类型确定，例如锂离子电池的电压一般是3V)后，采用大电流充电。充电电流模式判断电路30将电池的当前电压与第四参考电压比较，在电池的当前电压小于第四参考电压时，输出低电平，在电池的当前电压大于第四参考电压时，输出高电平。当充电电流模式判断电路30输出低电平时，表明应该采用小电流对电池进行充电。当充电电流模式判断电路30输出高电平时，表明应该采用大电流对电池充电。在本实施例中，小电流一般电流值为几十毫安，而大电流一般电流阻值为几百毫安。小电流和大电流的选择主要根据电池的类型确定。例如，对锂离子电池进行充电时，小电流一般选择50ma，而大电流一般选择800ma。采用小电流和大电流的充电这种模式对电池进行充电，增强了电池充电的速度，且保证了电池在充电时的安全性。

在其中一个实施例中，如图4所示，充电环路50包括充电环路模块51和第三与门52；其中，第一与门24的输出端和第一非门44的输出端分别连接第三与门52的输入端，第三与门52的输出端与充电环路模块51的控制开关端连接。恒流恒压控制模块42的输出端、充电电流模式判断电路30和带隙基准模块60的输出端分别连接充电环路模块的输入端；充电环路模块51的输出端连接电池。

具体地，当第一与门24(即过流检测模块21、低压检测模块22和欠压检测模块23都输出高电平)和第一非门44(恒流恒压控制模块41输出高电平或低电平，且充电起止控制模块42输出低电平)都输出高电平时，第三与门52 也将输出高电平，将开启充电环路模块51。在恒流恒压控制模块41输出低电平时，充电环路模块51采用恒流模式为电池充电，当充电电流模式判断电路30 输出低电平时，充电环路模块51采用小电流模式为电池充电；当充电电流模式判断电路30输出高电平时，充电环路模块51采用大电流模式为电池充电。当在恒流恒压控制模块42输出高电平时，充电环路模块51采用恒压模式为电池充电。当第一非门44输出低电平时(即恒流恒压控制模块41输出高电平且充电起止控制模块42输出高电平)，关闭充电环路模块51，充电环路模块51将停止为电池充电。另外，带隙基准模块60主要产生第七参考电压VBG，其中第七参考电压VBG(如图6所示)主要用于为充电环路模块51提供参考电压。

在其中一个实施例中，如图5所示，电池电压过充判断电路10包括第一比较器U1、第一电阻R1和第二电阻R2，第一比较器U1的负向输入端通过第一电阻R1与电池电压输出端连接，且通过第二电阻R2接地，第一比较器U1的正向输入端与带隙基准模块60的输出端连接，第一比较器U1的输出端连接分别连接过流检测模块21、低压检测模块22和欠压检测模块23的控制开关端。其中，带隙基准模块60主要产生第一参考电压VBG。

在其中一个实施例中，过流检测模块21包括第二比较器U2、第三电阻R3 和第四电阻R4。第二比较器U2的控制开关端连接第一比较器U1的输出端；第二比较器U2的负向输入端经过第三电阻R3与充电环路的充电电流检测输出端 PROG连接，且经过第四电阻R4接地；第二比较器U2的正向输入端与带隙基准模块60的输出端连接；第二比较器U2的输出端连接第一与门24的输入端。带隙基准模块60主要产生第二参考电压VBG，其中第二参考电压VBG主要是为第二比较器U2提供一个参考电压，用于将当前的电池充电电流检测输出端与第二参考电压进行比较。

在其中一个实施例中，如图5所示，低压检测模块22包括第三比较器U3、第五电阻R5和第六电阻R6。第三比较器U3的控制开关端连接第一与门24的输出端；第三比较器U3的正向输入端经过第五电阻R5与电源电压连接，且经过第六电阻R6接地；第三比较器U3的负向输入端与带隙基准模块60的输出端连接；第三比较器U3的输出端连接第一与门24的输入端。其中，带隙基准模块60主要产生第三参考电压VBG。

在其中一个实施例中，如图5所示，充电电流模式判断电路30包括第四比较器U4、第七电阻R7和第八电阻R8；第四比较器U4的控制开关端连接第一与门24的输出端；第四比较器U4的正向输入端经过第七电阻R7与电池电压输出端连接，且经过第八电阻R8接地；第四比较器U4的负向输入端与带隙基准模块60的输出端连接；第四比较器U4的输出端连接充电环路模块的输入端。带隙基准模块60主要产生第四参考电压VBG。

在其中一个实施例中，如图5所示，恒流恒压控制模块42包括迟滞比较器U5、第九电阻R9和第十电阻R10；迟滞比较器U5的控制开关端连接第一与门 24的输出端；迟滞比较器U5的正向输入端经过第九电阻R9与电池电压输出端连接，且经过第十电阻R10接地；迟滞比较器U5的负向输入端与带隙基准模块 60的输出端连接；迟滞比较器U5的输出端分别连接第二与门43的输入端和充电环路模块51输入端。其中，带隙基准模块60主要产生第六参考电压VBG。

具体地，如图5所示，恒流恒压控制模块42中采用迟滞比较器U5，迟滞电压可以根据用户的需求设定(例如可以设定为0.1V)。当充电环路模块51对电池进行充电，当电池达到额定电压时，充电截止。电池对外供电，当电池电压下降0.1(即比额定电压小0.1V)时，迟滞比较器U5输出低电平，此时充电起止控制模块42输出高电平，则第一非门44输出高电平，第三与门52输出高电平，开启充电环路模块51，重新为电池进行充电。当电池电压达到额定值时，充电截止。

在其中一个实施例中，如图5所示，欠压检测模块23包括第五比较器U51，第五比较器U51的正向输入端连接电源电压输出端，负向输入端连接电池电压输出端，输出端连接第一与门输入端24。

在其中一个实施例中，如图5所示，充电起止控制模块41包括第六比较器U6，第六比较器U6的开关控制端连接第一与门24的输出端，第六比较器U6 正向输入端输入第五参考电压VBG，负向输入端连接电池电压输出端，输出端连接第二与门输入端43。

具体地，第六比较器U6是电流检测模块(其中电流值可以根据电池的类型确定，例如锂离子电池可以选择为50ma电流检测模块)，当采用恒压模式对电池进行充电时，充电电流将逐渐减少，当充电电流小于电流检测模块的电流值时(例如50ma)时，第六比较器U6输出高电平；当充电电流大于电流检测模块的电流值时(例如50ma)时，第六比较器U6输出低电平。迟滞比较器U5 和第六比较器U6的电平输出结果，共同控制充电环路模块51的开启或关闭，从而开始或截止为电池充电。其中，第五参考电压VBG主要作用是主要是为第六比较器U6提供一个参考电压，用于将当前的电池充电电流检测输出端电压与第五参考电压进行比较。

如图5所示，本发明中电池充电管理电路的工作原理为(其中以锂离子电池为例)：假设充电前电池VBAT电压为2.5V，插入5V充电器VDD50后，电池电压过充判断电路11逻辑输出为1，打开充电条件判断电路20，由于此时充电电流为0，不发生过流情况，所以过流检测模块21逻辑输出为1。VDD50为 5v，电池VBAT电压为2.5v，低压检测模块22及欠压检测模块23逻辑输出为1，即充电条件判断电路CHARGE_READY逻辑输出为1，打开充电控制电路30。

由于此时充电电流为0，充电起止控制模块41(即50mA电流检测模块) 逻辑输出为1。然而电池电压VBAT<4.2v，恒流恒压控制模块42逻辑输出为0。第一非门44输出的逻辑输出为1，第三与门52逻辑输出为1，从而打开充电环路模块51，对电池进行充电。

由于VBAT<3.0v，充电电流模式判断电路31逻辑输出为0，选择小电流50ma 充电模式，随即充电器VDD50以50mA的电流对电池进行小电流恒流充电，充电起止控制模块42(即50mA电流检测模块)为0。电池电压VBAT电压慢慢升高，升高至3.0v时，充电电流模式判断电路31逻辑输出为1，选择大电流800ma 充电模式，随即充电器VDD50以800mA的电流对电池进行大电流恒流充电，电池电压迅速升高，当VBAT升高至4.2v时，恒流恒压控制模块41逻辑输出为1(充电环路模块选择恒压模式充电)，由于充电起止控制模块42(即50mA电流检测模块)逻辑输出为0，所以第一非门44逻辑输出仍为1，充电继续。随即充电器VDD50对电池进行4.2v恒压充电，电池电压基本不变，而充电电流逐渐减小，当减小至50mA时，充电起止控制模块42(即50mA电流检测模块)逻辑输出为1，则第一非门44逻辑输出TERMINATIONB为0，则第三与门51输出CHARGEGO为0，关闭充电环路模块51，充电截止。

由于恒流恒压控制模块42采用0.1v的迟滞比较器，当电池对外供电，电池电压慢慢下降到4.1v时，恒流恒压控制模块42逻辑输出为0，第一非门44的逻辑输出为1，则第三与门52逻辑输出为1，充电重新开始，随即充电器VDD50 以800mA的电流对电池进行大电流恒流充电。同样地，当VBAT升高至4.2v 时，转为恒压充电且充电电流小于50mA后，充电截止(整个充电过程为电池电压充电电流的关系如图6所示)。

本实施例中，运用迟滞比较器的迟滞效应，可以对电池进行循环充电(即在电池电压小于某个值时再对电池进行充电)，整个充电过程为纯模拟控制，无需CPU参与，更安全、可靠，迅速。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种电池充电管理电路，其特征在于，包括：电池电压过充判断电路、充电条件判断电路、充电电流模式判断电路、充电控制电路、充电环路以及带隙基准模块；

所述电池电压过充判断电路将电池的当前电压与第一参考电压比较，根据比较结果输出第一控制信号至所述充电条件判断电路，并根据所述第一控制信号控制所述充电条件判断电路的开启或关闭；所述电池电压过充判断电路的输入端与电池电压输出端连接，所述电池电压过充判断电路在所述电池的当前电压小于所述第一参考电压时，所述电池电压过充判断电路输出高电平，并将所述高电平输出至所述充电条件判断电路，控制所述充电条件判断电路开启；

所述充电条件判断电路将电池的当前充电电流检测输出端电压与第二参考电压进行比较，且将电源电压与第三参考电压进行比较，并将电源电压与所述电池的当前电压进行比较，根据比较结果输出第二控制信号分别至所述充电电流模式判断电路、所述充电控制电路和所述充电环路；

所述充电条件判断电路包括过流检测模块、低压检测模块、欠压检测模块以及第一与门；所述电池电压过充判断电路的输出端分别连接所述过流检测模块、所述低压检测模块和所述欠压检测模块的控制开关端；所述过流检测模块的输入端分别连接所述带隙基准模块的输出端和所述充电环路的充电电流检测输出端；所述低压检测模块的输入端分别连接所述电源电压输出端和所述带隙基准模块的输出端；所述欠压检测模块的输入端分别连接所述电池电压输出端和所述电源电压输出端；所述过流检测模块、所述低压检测模块和所述欠压检测模块的输出端分别连接所述第一与门的输入端，所述第一与门的输出端分别连接所述充电环路、所述充电控制电路以及所述充电电流模式判断电路；

所述充电电流模式判断电路根据所述第二控制信号切换工作状态，将所述电池的当前电压与第四参考电压比较，根据比较结果输出第三控制信号至所述充电环路；

所述充电控制电路根据所述第二控制信号切换工作状态，将所述电池的当前充电电流检测输出端电压与第五参考电压比较，且将所述电池的当前电压与第六参考电压比较，根据比较结果输出第四控制信号至所述充电环路；

所述充电控制电路包括恒流恒压控制模块、充电起止控制模块、第二与门和第一非门；所述第一与门的输出端分别连接所述恒流恒压控制模块和所述充电起止控制模块的控制开关端；所述充电起止控制模块的输入端连接所述带隙基准模块的输出端和充电环路的充电电流检测输出端；所述恒流恒压控制模块的输入端分别连接所述电池电压输出端和所述带隙基准模块的输出端；所述恒流恒压控制模块和所述充电起止控制模块的输出端依次经过所述第二与门和所述第一非门与所述充电环路连接，以指示所述充电环路开始充电或截止充电，且所述恒流恒压控制模块的输出端连接所述充电环路，以向所述充电环路输出所述第四控制信号；

所述充电环路根据所述第二控制信号、所述第三控制信号和所述第四控制信号选择相应的充电方式为所述电池充电；所述充电方式包括恒流充电或恒压充电模式；

所述带隙基准模块的输入端与电源电压输出端连接，所述带隙基准模块的输出端分别连接所述电池电压过充判断电路、所述充电条件判断电路、所述充电电流模式判断电路、所述充电控制电路和所述充电环路；

所述带隙基准模块产生所述第一参考电压、所述第二参考电压、所述第三参考电压、所述第四参考电压、所述第五参考电压、所述第六参考电压和第七参考电压，其中所述第七参考电压用于为所述充电环路提供参考电压。

2.根据权利要求1所述的电池充电管理电路，其特征在于，在所述电池电压过充判断电路输出高电平时：

所述过流检测模块将所述电池的当前充电电流检测输出端电压与所述第二参考电压进行比较，在所述电池的当前充电电流检测输出端电压小于所述第二参考电压时，输出高电平；

所述低压检测模块将所述电源电压与第三参考电压进行比较，在所述电源电压大于所述第三参考电压时，输出高电平；

所述欠压检测模块将所述电源电压与所述电池的当前电压进行比较，在电源电压大于电池的当前电压，且所述电源电压与所述电池的当前电压的差值大于预设的阈值时，输出高电平；

在所述第一与门输出高电平时，控制所述充电电流模式判断电路和所述充电控制电路开启。

3.根据权利要求1所述的电池充电管理电路，其特征在于，

在所述第一与门输出高电平时：

所述恒流恒压控制模块将所述电池的当前电压与第六参考电压比较，在所述电池的当前电压小于所述第六参考电压时，所述恒流恒压控制模块输出低电平；在所述电池的当前电压大于所述第六参考电压时，所述恒流恒压控制模块输出高电平；

所述充电起止控制模块将所述电池的当前充电电流检测输出端电压与第五参考电压比较，在所述电池的当前充电电流检测输出端电压小于所述第五参考电压时，所述充电起止控制模块输出高电平；在所述电池的当前充电电流检测输出端电压大于所述第五参考电压时，所述充电起止控制模块输出低电平。

4.根据权利要求1所述的电池充电管理电路，其特征在于，所述第一与门的输出端连接所述充电电流模式判断电路的控制开关端，所述充电电流模式判断电路的输入端分别连接所述带隙基准模块的输出端和所述电池电压输出端，所述充电电流模式判断电路的输出端连接所述充电环路；

在所述第一与门输出高电平时：

所述充电电流模式判断电路将所述电池的当前电压与第四参考电压比较，在所述电池的当前电压小于第四参考电压时，输出低电平，在所述电池的当前电压大于第四参考电压时，输出高电平。

5.根据权利要求4所述的电池充电管理电路，其特征在于，所述充电环路包括充电环路模块和第三与门；

所述第一与门的输出端和所述第一非门的输出端分别连接所述第三与门的输入端，所述第三与门的输出端与所述充电环路模块的控制开关端连接；

所述恒流恒压控制模块的输出端、所述充电电流模式判断电路和所述带隙基准模块的输出端分别连接所述充电环路模块的输入端；所述充电环路模块的输出端连接所述电池。

6.根据权利要求1所述的电池充电管理电路，其特征在于，所述电池电压过充判断电路包括第一比较器、第一电阻和第二电阻，所述第一比较器的负向输入端通过所述第一电阻与所述电池电压输出端连接，且通过所述第二电阻接地，所述第一比较器的正向输入端与所述带隙基准模块的输出端连接，所述第一比较器的输出端连接分别连接所述过流检测模块、所述低压检测模块和所述欠压检测模块的控制开关端。

7.根据权利要求1或6所述的电池充电管理电路，其特征在于，所述过流检测模块包括第二比较器、第三电阻和第四电阻；

所述第二比较器的控制开关端连接所述第一比较器的输出端；所述第二比较器的负向输入端经过所述第三电阻与所述充电环路的充电电流检测输出端连接，且经过所述第四电阻接地；所述第二比较器的正向输入端与所述带隙基准模块的输出端连接；所述第二比较器的输出端连接所述第一与门的输入端。

8.根据权利要求7所述的电池充电管理电路，其特征在于，所述低压检测模块包括第三比较器、第五电阻和第六电阻；

所述第三比较器的控制开关端连接所述第一与门的输出端；所述第三比较器的正向输入端经过所述第五电阻与所述电源电压连接，且经过所述第六电阻接地；所述第三比较器的负向输入端与所述带隙基准模块的输出端连接；所述第三比较器的输出端连接所述第一与门的输入端。

9.根据权利要求5所述电池充电管理电路，其特征在于，所述充电电流模式判断电路包括第四比较器、第七电阻和第八电阻；

所述第四比较器的控制开关端连接所述第一与门的输出端；所述第四比较器的正向输入端经过所述第七电阻与所述电池电压输出端连接，且经过所述第八电阻接地；所述第四比较器的负向输入端与所述带隙基准模块的输出端连接；所述第四比较器的输出端连接所述充电环路模块的输入端。

10.根据权利要求9所述电池充电管理电路，其特征在于，所述恒流恒压控制模块包括迟滞比较器、第九电阻和第十电阻；

所述迟滞比较器的控制开关端连接所述第一与门的输出端；所述迟滞比较器的正向输入端经过所述第九电阻与所述电池电压输出端连接，且经过所述第十电阻接地；所述迟滞比较器的负向输入端与所述带隙基准模块的输出端连接；所述迟滞比较器的输出端分别连接所述第二与门的输入端和所述充电环路模块输入端。

11.根据权利要求1所述电池充电管理电路，其特征在于，所述电池包括锂电池、锂聚电池和铅酸电池。

12.根据权利要求1所述电池充电管理电路，其特征在于，所述第一参考电压为所述电池允许的最大电压。

13.根据权利要求1所述电池充电管理电路，其特征在于，所述欠压检测模块包括第五比较器，所述第五比较器的正向输入端连接电源电压输出端，所述第五比较器的负向输入端连接电池电压输出端，所述第五比较器的输出端连接所述第一与门的输入端。

14.根据权利要求1所述电池充电管理电路，其特征在于，所述充电起止控制模块包括第六比较器，所述第六比较器的开关控制端连接所述第一与门的输出端，所述第六比较器的正向输入端输入所述第五参考电压，所述第六比较器的负向输入端连接电池电压输出端，所述第六比较器的输出端连接所述第二与门的输入端。

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