CN108390426B - 一种新型锂电池充电控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型锂电池充电控制电路，包括充电芯片U1、电阻Rsadp、电感L1、二极管D1、电容C1、MOS管Q1、电阻Rsbatt、电容Ccomp，其中电阻Rsadp、电感L1、二极管D1、电容C1、MOS管Q1、电阻Rsbatt、电容Ccomp组成充电芯片U1的外围充电电路，充电芯片U1的iacp引脚接适配器，ichm引脚接需充电的电池。本发明把LDO和boost控制环路融入到一起，通过一个共同的环路来控制，实现boost和LDO之间自由平滑地切换。

Description

一种新型锂电池充电控制电路
技术领域
本发明涉及USB输入对多节特别是两节锂电池的充电技术领域，尤其涉及一种新型锂电池充电控制电路。
背景技术
普通控制模式中，当两节电池的电压低时用LDO模式充电，当电池电压高时用boost模式充电。两种控制模式通过判断电池电压的高低，用比较器的翻转来进行模式切换，这种模式切换不平滑且架构复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型锂电池充电控制电路，把LDO和boost控制环路融入到一起，通过一个共同的环路来控制，实现boost和LDO之间自由平滑地切换。
为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种新型锂电池充电控制电路，包括充电芯片U1、电阻Rsadp、电感L1、二极管D1、电容C1、MOS管Q1、电阻Rsbatt、电容Ccomp；所述电阻Rsadp的两端分别与充电芯片U1的iacp引脚、iacm引脚电性连接；所述电感L1的两端分别与充电芯片U1的iacm引脚、LX引脚电性连接；所述二极管D1的正极与充电芯片U1的LX引脚电性连接，负极与电容C1电性连接后接地；所述MOS管Q1的源极与二极管D1的负极电性连接，栅极与充电芯片U1的pb引脚电性连接，漏极与充电芯片U1的ichp引脚电性连接；所述电阻Rsbatt的两端分别与充电芯片U1的ichp引脚、ichm引脚电性连接；所述电容Ccomp一端与充电芯片U1的pb引脚电性连接，另一端接地。
较佳地，所述充电芯片U1包括电流采样放大器X20a、电流采样放大器X20b、误差放大器EA1、误差放大器EA2、误差放大器EA3、电压源Us1、电压源Us2、电压源Us3、比较器COMP、MOS管Q2、三角波发生器、开关S1；所述电流采样放大器X20a的同相输入端接iacp引脚，反相输入端接iacm引脚，输出端接误差放大器EA1的同相输入端；所述误差放大器EA1的反相输入端接电压源Us1后接地，输出端接比较器COMP的反相输入端；所述比较器COMP的同相输入端接三角波发生器，输出端接MOS管Q2的栅极；所述MOS管Q2的漏极接LX引脚，源极接地；所述开关S1的一端接iacp引脚，另一端接误差放大器EA1的输出端；所述电流采样放大器X20b的同相输入端接ichp引脚，反相输入端接ichm引脚，输出端接误差放大器EA2的同相输入端；所述误差放大器EA2的反相输入端接电压源Us2后接地，输出端接误差放大器EA3的输出端；所述误差放大器EA3的同相输入端接ichm引脚，反相输入端接电压源Us3后接地；所述误差放大器EA1的输出端与误差放大器EA2的输出端电性连接；所述比较器COMP的反相输入端与误差放大器EA3的输出端电性连接；所述误差放大器EA2的输出端还接pb引脚。
较佳地，所述MOS管Q2采用NMOS管。
较佳地，所述MOS管Q1采用PMOS管。
采用上述方案，本发明的有益效果是：
把LDO和boost控制环路融入到一起，电路结构简单实用，通过一个共同的环路来控制，实现boost和LDO两种控制模式之间自由平滑地切换。
附图说明
图1为本发明的电路图；
图2为本发明的充电芯片U1内部原理图；
图3为本发明的工作原理图；
其中，附图标识说明：
A—设定的充电电流，B—充电终止电压。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
参照图1至3所示，本发明提供一种新型锂电池充电控制电路，包括充电芯片U1、电阻Rsadp、电感L1、二极管D1、电容C1、MOS管Q1、电阻Rsbatt、电容Ccomp；所述电阻Rsadp的两端分别与充电芯片U1的iacp引脚、iacm引脚电性连接；所述电感L1的两端分别与充电芯片U1的iacm引脚、LX引脚电性连接；所述二极管D1的正极与充电芯片U1的LX引脚电性连接，负极与电容C1电性连接后接地；所述MOS管Q1的源极与二极管D1的负极电性连接，栅极与充电芯片U1的pb引脚电性连接，漏极与充电芯片U1的ichp引脚电性连接；所述电阻Rsbatt的两端分别与充电芯片U1的ichp引脚、ichm引脚电性连接；所述电容Ccomp一端与充电芯片U1的pb引脚电性连接，另一端接地。
其中，所述充电芯片U1包括电流采样放大器X20a、电流采样放大器X20b、误差放大器EA1、误差放大器EA2、误差放大器EA3、电压源Us1、电压源Us2、电压源Us3、比较器COMP、MOS管Q2、三角波发生器、开关S1；所述电流采样放大器X20a的同相输入端接iacp引脚，反相输入端接iacm引脚，输出端接误差放大器EA1的同相输入端；所述误差放大器EA1的反相输入端接电压源Us1后接地，输出端接比较器COMP的反相输入端；所述比较器COMP的同相输入端接三角波发生器，输出端接MOS管Q2的栅极；所述MOS管Q2的漏极接LX引脚，源极接地；所述开关S1的一端接iacp引脚，另一端接误差放大器EA1的输出端；所述电流采样放大器X20b的同相输入端接ichp引脚，反相输入端接ichm引脚，输出端接误差放大器EA2的同相输入端；所述误差放大器EA2的反相输入端接电压源Us2后接地，输出端接误差放大器EA3的输出端；所述误差放大器EA3的同相输入端接ichm引脚，反相输入端接电压源Us3后接地；所述误差放大器EA1的输出端与误差放大器EA2的输出端电性连接；所述比较器COMP的反相输入端与误差放大器EA3的输出端电性连接；所述误差放大器EA2的输出端还接pb引脚。
所述MOS管Q2采用NMOS管。所述MOS管Q1采用PMOS管。
本发明工作原理：
如图1所示，充电芯片U1的iacp引脚接至适配器(adapter)，ichm引脚接至需充电的电池。
如图3所示，因锂电池在充电过程中电压随电池内的电量变化，当电量低时用LDO模式充电，电量高时用boost充电。图(a)为充电电流随充电时间变化的原理图，图(b)为充电过程中电池电压随充电时间变化的原理图，图(c)为环路补偿电压Vpb随充电时间变化的原理图。
在充电开始时en＝0，V(pb)＝V(iacp)，MOS管Q1处于关断状态。当en＝1时，V(pb)开始缓慢下降。当V(vbst，pb)>Vthp(Vthp为MOS管Q1的阈值电压)后，电流开始从零缓慢增加，直到电流达到我们预设的充电电流值(图3(a)的A点对应的电流值)。这时电池因为充电，所以电池电压会缓慢上升，继续上升至图3(b)中B点所对应的电压值。当V(ichp)＝V(iacp)-Vd-Vdsat(其中Vd是二极管D1的正向导通电压，Vdsat是MOS管Q1的饱和压降)后，MOS管Q1会进去线性区。为了保持充电电流恒定不变，V(pb)会下降，直到进入锯齿波的范围(0.8V-0V)，然后boost开始工作，此时MOS管Q1已经完全开启呈导通状态。这样就完成了一个从LDO到boost的工作过程，而且从始至终充电电流都保持恒定。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，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 (3)

1.一种新型锂电池充电控制电路，其特征在于，包括充电芯片U1、电阻Rsadp、电感L1、二极管D1、电容C1、MOS管Q1、电阻Rsbatt、电容Ccomp；所述电阻Rsadp的两端分别与充电芯片U1的iacp引脚、iacm引脚电性连接；所述电感L1的两端分别与充电芯片U1的iacm引脚、LX引脚电性连接；所述二极管D1的正极与充电芯片U1的LX引脚电性连接，负极与电容C1电性连接后接地；所述MOS管Q1的源极与二极管D1的负极电性连接，栅极与充电芯片U1的pb引脚电性连接，漏极与充电芯片U1的ichp引脚电性连接；所述电阻Rsbatt的两端分别与充电芯片U1的ichp引脚、ichm引脚电性连接；所述电容Ccomp一端与充电芯片U1的pb引脚电性连接，另一端接地；
所述充电芯片U1包括电流采样放大器X20a、电流采样放大器X20b、误差放大器EA1、误差放大器EA2、误差放大器EA3、电压源Us1、电压源Us2、电压源Us3、比较器COMP、MOS管Q2、三角波发生器、开关S1；所述电流采样放大器X20a的同相输入端接iacp引脚，反相输入端接iacm引脚，输出端接误差放大器EA1的同相输入端；所述误差放大器EA1的反相输入端接电压源Us1后接地，输出端接比较器COMP的反相输入端；所述比较器COMP的同相输入端接三角波发生器，输出端接MOS管Q2的栅极；所述MOS管Q2的漏极接LX引脚，源极接地；所述开关S1的一端接iacp引脚，另一端接误差放大器EA1的输出端；所述电流采样放大器X20b的同相输入端接ichp引脚，反相输入端接ichm引脚，输出端接误差放大器EA2的同相输入端；所述误差放大器EA2的反相输入端接电压源Us2后接地，输出端接误差放大器EA3的输出端；所述误差放大器EA3的同相输入端接ichm引脚，反相输入端接电压源Us3后接地；所述误差放大器EA1的输出端与误差放大器EA2的输出端电性连接；所述比较器COMP的反相输入端与误差放大器EA3的输出端电性连接；所述误差放大器EA2的输出端还接pb引脚；
所述新型锂电池充电控制电路的工作原理为：在充电开始时en＝0，V(pb)＝V(iacp)，MOS管Q1处于关断状态；当en＝1时，V(pb)开始缓慢下降，当V(vbst，pb)＞Vthp后，电流开始从零缓慢增加，直到电流达到预设的充电电流值，Vthp为MOS管Q1的阈值电压；电池因为充电，电池电压会缓慢上升至充电终止电压；当V(ichp)＝V(iacp)-Vd-Vdsat后，MOS管Q1会进去线性区，其中Vd是二极管D1的正向导通电压，Vdsat是MOS管Q1的饱和压降；为了保持充电电流恒定不变，V(pb)会下降，直到进入锯齿波的范围0.8V-0V，然后boost开始工作，此时MOS管Q1已经完全开启呈导通状态；这样就完成了一个从LDO到boost的工作过程，而且从始至终充电电流都保持恒定；
其中，en为使能信号，V(pb)为环路补偿电压，V(iacp)为iacp引脚电压，V(vbst，pb)为所述新型锂电池充电控制电路中vbst点到pb点电压差，Vthp为MOS管Q1的阈值电压，V(ichp)为ichp引脚电压，Vd是二极管D1的正向导通电压，Vdsat是MOS管Q1的饱和压降。
2.根据权利要求1所述的新型锂电池充电控制电路，其特征在于，所述MOS管Q2采用NMOS管。
3.根据权利要求1所述的新型锂电池充电控制电路，其特征在于，所述MOS管Q1采用PMOS管。
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