CN109120048A - 一种可用于充电电源的带温度补偿的线损控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可用于充电电源的带温度补偿的线损控制电路，通过放大器模块将正向和反相输入端的电压比较结果传输到功率管模块输入端，电流采样电路模块将功率管输出电流的采样结果传输到开关电容电路模块并转换为电压，通过V/I转换电路模块把开关电容电路模块传输的电压转换成电流，将其作为线损补偿电流传输到放大器模块的反相输入端。本发明实现了通过电流采样电路对内部电路提供了补偿电流；在电路外部通过调整可定制补偿电阻的大小值进行线性补偿电压大小的调整，做到根据不同的线损补偿电压需求进行对应电阻的定制。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其是一种可用于充电电源的线损控制电路。
背景技术
随着科技的快速发展，电子产品的快速更新换代，用于给其充电的相关设备也逐渐增多。从现有的充电设备看来，相比之下输出电流比以往的电子产品的电源输出电流大有提升，同时由于连接电源和电子设备的充电线的长度、粗细、材质和电源内部温度的不同，这就导致充电线随着输出电流的提升和自身长度的增加而损耗的电压越多。
由于充电电源的输出电流变大，充电线自身存在损耗电阻，如图2中Rs，从而充电线上产生的线损电压也随之变大，导致到达电子设备充电端的实际电压变低了，充电电流也就对应减小，最终传输到电子设备的充电电压远远达不到额定输出电压。由于充电端的充电电压降低，电源内部会逐渐调整充电电流，导致最终实际的充电电压大大降低，使得实际充电时间变长、严重时会出现不能正常充电的现象。
为了避免出现以上问题，目前最常见的解决方案为把输出电压值设定比额定电压值大一点，比如把5V的额定输出电压直接设定为5.3V，在充电线上损耗0.3V的电压，使得到达电子设备的充电端为5V。虽然这种方法简单可行，但也存在很大的问题，只是把整个充电过程下的电压全都增大，并没有解决充电电压稳定输出的特性。
另一种方法为给整个电路提供一个线损补偿功能，常见方法为在电路总回路上增加采样电阻，但由于目前对电流的采样大多使用功率管，功率管的输出会随温度变化，导致输出的电流会随着电源内部的温度的升高而升高，电流采样的结果不准确。从而导致输出的功率不准确，不能提供准确的输出功率，对用电器本身会造成一定的损害。
为了解决以上存在的问题，这就需要充电电源不仅要对外部充电线上损失的电压进行补偿，而且需要对通过功率管的电流进行温度补偿，使其得到平稳的输出电流，这就可以更好的补偿由于在外接充电线上损耗的电压和内部温度变化引起对输出电压的影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可用于充电电源的带温度补偿的线损控制电路，旨在至少解决所述的技术缺陷。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述可用于充电电源的带温度补偿的线损控制电路，包括放大器模块、功率管模块、电流采样电路模块、开关电容电路模块和带温度补偿的V/I转换电路模块，还包括VREF端口和VFB端口，所述VREF端口为参考电压输入端口，所述VFB端口为补偿电压输入端口，整个电路通过放大器模块将正向和反相输入端的电压比较结果传输到功率管模块输入端，电流采样电路模块将功率管输出电流的采样结果传输到开关电容电路模块并转换为电压，通过V/I转换电路模块把开关电容电路模块传输的电压转换成电流，将其作为线损补偿电流传输到放大器模块的反相输入端。
所述放大器模块的内部电路为电流放大器，其中放大器模块的正相输入端连接VREF端口，放大器模块的反相输入端连接VFB端口和V/I转换电路模块的输出端，放大器模块的输出端连接功率管模块的输入端。
所述功率管模块选一个NMOS管作为功率管，功率管模块的输入端连接放大器模块的输出端，功率管模块的输出端连接电流采样电路模块的输入端。
所述电流采样电路模块的输入端连接功率管模块的输出端，电流采样电路模块的输出端连接开关电容模块的输入端，电流采样电路模块对功率管模块的开启电流进行采样，并通过电流采样电路模块的输出端将采样电流传输给开关电容电路模块的输入端。
所述开关电容电路模块的输入端连接电流采样电路模块，输出端连接V/I转换电路模块，将电流采样电路模块传入的采样电流转化成直流电压通过输出端传入V/I转换电路模块输入端。
所述V/I转换电路模块的输入端连接开关电容电路模块，输出端连接放大器的反相输入端，V/I转换电路模块将开关电容电路模块输出端传出的直流电压通过内部电路转化为补偿电流，转化公式为:
I＝U/R
式中I为直流电压对应转换的补偿电流，U为开关电容电路输出端的直流电压，R为电路内部转换电阻；其中电路内部的转换电阻R具有温度补偿系数，抵消等同于负载充电导线上由于温度变化引起的电压损耗的电阻，把由于温度变化而损失在负载电路导线上的电压进行补偿；最后将补偿电流作用于外部补偿电阻上，根据如下公式得到对应的带有温度补偿的负载线损的补偿电压：
ΔV＝I1R1
式中ΔV为最终补偿电压，I1为补偿电流，R1为外部补偿电阻；将补偿电压传输到放大器模块的反相输入VFB端口，从而使得电路得到线损电压补偿。
本发明的有益效果在于：
1.电流采样电路模块对流过功率管模块的电流进行采样，开关电容电路模块则基于电流采样电路采集到的功率管模块开启电流进行转变成直流电平，这就可以使得功率管的开启电流与流出开关电容电路模块的直流电平成比例关系，进一步带有低温度系数的温度补偿的V/I转换电路模块将开关电容电路模块传出的直流电平进行温度补偿后转换成直流电流，作为补偿电流传输到放大器的输入端，进而实现了通过电流采样电路对内部电路提供了补偿电流。
2.在电路外部可以通过调整可定制补偿电阻的大小值进行线性补偿电压大小的调整，可以做到根据不同的线损补偿电压需求进行对应电阻的定制。
附图说明
图1是本发明带有温度补偿的充电电源的线损补偿方法的电路示意图。
图2是实现本发明的实际应用电路图。
其中，IN端口为电源输入端，EN端口为电路使能端，SW端口为电路输出端，VFB端口为电压补偿端，L为线性电感，R1、R2为可定制补偿电阻，C为补偿电容，Rs为充电线上的损耗电阻。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
所述可用于充电电源的带温度补偿的线损控制电路，包括放大器模块、功率管模块、电流采样电路模块、开关电容电路模块和带温度补偿的V/I转换电路模块，还包括VREF端口和VFB端口，所述VREF端口为参考电压输入端口，所述VFB端口为补偿电压输入端口，整个电路通过放大器模块将正向和反相输入端的电压比较结果传输到功率管模块输入端，电流采样电路模块将功率管输出电流的采样结果传输到开关电容电路模块并转换为电压，通过V/I转换电路模块把开关电容电路模块传输的电压转换成电流，将其作为线损补偿电流传输到放大器模块的反相输入端。
所述放大器模块的内部电路为电流放大器，其中放大器模块的正相输入端连接VREF端口，放大器模块的反相输入端连接VFB端口和V/I转换电路模块的输出端，放大器模块的输出端连接功率管模块的输入端。
所述功率管模块选一个NMOS管作为功率管，功率管模块的输入端连接放大器模块的输出端，功率管模块的输出端连接电流采样电路模块的输入端。
所述电流采样电路模块的输入端连接功率管模块的输出端，电流采样电路模块的输出端连接开关电容模块的输入端，电流采样电路模块对功率管模块的开启电流进行采样，并通过电流采样电路模块的输出端将采样电流传输给开关电容电路模块的输入端。
所述开关电容电路模块的输入端连接电流采样电路模块，输出端连接V/I转换电路模块，将电流采样电路模块传入的采样电流转化成直流电压通过输出端传入V/I转换电路模块输入端。
所述V/I转换电路模块的输入端连接开关电容电路模块，输出端连接放大器的反相输入端，V/I转换电路模块将开关电容电路模块输出端传出的直流电压通过内部电路转化为补偿电流，转化公式为：
I＝U/R
式中I为直流电压对应转换的补偿电流，U为开关电容电路输出端的直流电压，R为电路内部转换电阻；其中电路内部的转换电阻R具有温度补偿系数，抵消等同于负载充电导线上由于温度变化引起的电压损耗的电阻，把由于温度变化而损失在负载电路导线上的电压进行补偿；最后将补偿电流作用于外部补偿电阻上，根据如下公式得到对应的带有温度补偿的负载线损的补偿电压：
ΔV＝I1R1
式中ΔV为最终补偿电压，I1为补偿电流，R1为外部补偿电阻；将补偿电压传输到放大器模块的反相输入VFB端口，从而使得电路得到线损电压补偿。
如图1所示，通过所述技术方案，电流采样电路模块对流过功率管模块的开启电流进行采样，开关电容电路模块则基于电流采样电路模块采样到的功率管模块开启电流进行转变成直流电平，这就可以使得功率管模块的开启电流与流出开关电容电路模块的直流电平成比例关系，进一步带有温度补偿的V/I转换电路模块将开关电容电路模块传出的直流电平转换成具有温度补偿的直流电流，作为补偿电流传输到放大器模块的反相输入端。进而实现了通过电流采样电路模块对内部电路提供了补偿电流，如图2所示，在电路外部，由于充电线上的损耗电阻造成的线性损耗电压，就可以通过调整可定制的补偿电阻R1和R2的大小值进行线性补偿，从而做到使到达用电器端的电压能够达到额定电压。
综上，本发明提出了一种带温度补偿的充电电源线损控制电路，最终效果为充电电源的输出电压在连接线末端的电压与额定电压保持一致，相对于之前的线损补偿方式，带温度补偿的线损控制充电电源的充电效率和安全性得到很大的提高，进而实现了用户在使用过程中不会由于使用连接线的长度、粗细和材质的不同导致充电端的实际电压下降而让充电效率变差；同时，由于电路本身带有很低的温度系数补偿电路，从而进一步减少了温度对于充电电源的影响。
根据上面的阐述结合附图解释了本发明方法的实施方式，但是，本发明方法并不限于所述实施方式中的具体细节，在一定的技术构思范围内，可对其进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明方法的保护范围。
Claims (1)
1.一种可用于充电电源的带温度补偿的线损控制电路，其特征在于：
所述可用于充电电源的带温度补偿的线损控制电路，包括放大器模块、功率管模块、电流采样电路模块、开关电容电路模块和带温度补偿的V/I转换电路模块，还包括VREF端口和VFB端口，所述VREF端口为参考电压输入端口，所述VFB端口为补偿电压输入端口，整个电路通过放大器模块将正向和反相输入端的电压比较结果传输到功率管模块输入端，电流采样电路模块将功率管输出电流的采样结果传输到开关电容电路模块并转换为电压，通过V/I转换电路模块把开关电容电路模块传输的电压转换成电流，将其作为线损补偿电流传输到放大器模块的反相输入端；
所述放大器模块的内部电路为电流放大器，其中放大器模块的正相输入端连接VREF端口，放大器模块的反相输入端连接VFB端口和V/I转换电路模块的输出端，放大器模块的输出端连接功率管模块的输入端；
所述功率管模块选一个NMOS管作为功率管，功率管模块的输入端连接放大器模块的输出端，功率管模块的输出端连接电流采样电路模块的输入端；
所述电流采样电路模块的输入端连接功率管模块的输出端，电流采样电路模块的输出端连接开关电容模块的输入端，电流采样电路模块对功率管模块的开启电流进行采样，并通过电流采样电路模块的输出端将采样电流传输给开关电容电路模块的输入端；
所述开关电容电路模块的输入端连接电流采样电路模块，输出端连接V/I转换电路模块，将电流采样电路模块传入的采样电流转化成直流电压通过输出端传入V/I转换电路模块输入端；
所述V/I转换电路模块的输入端连接开关电容电路模块，输出端连接放大器的反相输入端，V/I转换电路模块将开关电容电路模块输出端传出的直流电压通过内部电路转化为补偿电流，转化公式为：
I＝U/R
式中I为直流电压对应转换的补偿电流，U为开关电容电路输出端的直流电压，R为电路内部转换电阻；其中电路内部的转换电阻R具有温度补偿系数，抵消等同于负载充电导线上由于温度变化引起的电压损耗的电阻，把由于温度变化而损失在负载电路导线上的电压进行补偿；最后将补偿电流作用于外部补偿电阻上，根据如下公式得到对应的带有温度补偿的负载线损的补偿电压：
ΔV＝I1R1
式中ΔV为最终补偿电压，I1为补偿电流，R1为外部补偿电阻；将补偿电压传输到放大器模块的反相输入VFB端口，从而使得电路得到线损电压补偿。
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| CN (1) | CN109120048A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115411814A (zh) * | 2022-09-02 | 2022-11-29 | 深圳市磐鼎科技有限公司 | 自动电压补偿的充电装置及平板设备 |
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2018
- 2018-11-06 CN CN201811312655.7A patent/CN109120048A/zh not_active Withdrawn
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