CN110797948B - 一种快充控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快充控制电路，包括第一比较器、计数单元、选通单元、供电单元、逻辑单元和供电电容，所述供电电容的一端分别与第一比较器的正相输入端和供电单元的输出端相连接，所述第一比较器的反相输入端设有待机电压，供电电容的另一端接地，所述第一比较器的输出端分别与所述计数单元和选通单元相连接，所述计数单元的输出端与选通单元的输入端相连，所述选通单元的输出端与所述供电单元的输入端电连接，所述逻辑单元与所述计数单元并联。供电电容上电压过低时，第一比较器控制选通单元及时切换至待机模式，利用计数单元断续激活供电单元，实现供电单元低功耗运行，降低快充控制电路的供电耗损，节约能源。

Description

一种快充控制电路
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种快充控制电路。
背景技术
随着大屏幕智能手机的飞速发展，手机电池容量越来越大，相应的对电池的充电速度要求越来越高，快充技术应用的输出电流普遍达到3A，输出电压达到4V至12V，甚至PD快充技术所要求的输出电压达达到22V。但当今与之相配套的快充芯片供电损耗大，空载时待机功耗都在120mW以上，高功耗的快充控制电路不能满足环保和实际使用的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种低功耗的快充控制电路。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种快充控制电路，包括第一比较器、计数单元、选通单元、供电单元、逻辑单元和供电电容，所述供电电容的一端分别与第一比较器的正相输入端和供电单元的输出端相连接，所述第一比较器的反相输入端设有待机电压，供电电容的另一端接地，所述第一比较器的输出端分别与所述计数单元和选通单元相连接，所述计数单元的输出端与选通单元的输入端相连，所述选通单元的输出端与所述供电单元的输入端电连接，所述逻辑单元与所述计数单元并联。
本发明的有益效果在于：供电电容上电压过低时，第一比较器控制选通单元及时切换至待机模式，利用计数单元断续激活供电单元，实现供电单元低功耗运行，降低快充控制电路的供电耗损，节约能源。
附图说明
图1为本发明实施例一的快充控制电路的原理图；
图2为本发明实施例一的供电单元的电路原理图；
图3为本发明实施例一的功率控制单元的电路原理图；
图4为本发明的工作和待机时的电压波形。
标号说明：
U1、第一比较器；U2、第二比较器；C、供电电容；
1、计数单元；2、选通单元；3、供电单元；4、逻辑单元；5、功率控制单元；6、衬底切换电路；
Lp、原边电感；NPN、高压功率管；D、续流二极管；C、储能电容；
N1、开关管；R、启动电阻；P、第一驱动管；N2、第二驱动管。。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：供电电容上电压过低时，利用计数单元断续激活供电单元，实现供电单元低功耗运行。
请参照图1，一种快充控制电路，包括第一比较器U1、计数单元1、选通单元2、供电单元3、逻辑单元4和供电电容C，所述供电电容C的一端分别与第一比较器U1的正相输入端和供电单元3的输出端相连接，所述第一比较器U1的反相输入端设有待机电压，供电电容C的另一端接地，所述第一比较器U1的输出端分别与所述计数单元1和选通单元2相连接，所述计数单元1的输出端与选通单元2的输入端相连，所述选通单元2的输出端与所述供电单元3的输入端电连接，所述逻辑单元4与所述计数单元1并联。
本发明的工作原理简述如下：第一比较器通过比较待机电压和供电电容上的电压，判断供电电容上的电压是否过低以及快充控制电路是否进入待机状态，供电电容上的电压过低时，逻辑单元偏置，选通单元切换为微电流工作状态，由计数器断续激活供电单元，使快充控制电路消耗功率降低。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：供电电容上电压过低时，第一比较器控制选通单元及时切换至待机模式，利用计数单元断续激活供电单元，实现供电单元低功耗运行，降低快充控制电路的供电耗损，节约能源。
进一步的，所述待机电压包括进入待机电压和退出待机电压，所述进入待机电压的电压值低于退出待机电压的电压值。
由上述描述可知，进入待机电压的电压值低于退出待机电压的电压值，防止突然升高的峰值电压错误退出微电流工作模式。
进一步的，还包括第二比较器U2，所述第二比较器U2的正相输入端与所述第一比较器U1的正相输入端相连，所述第二比较器U2的输出端连接于所述供电单元3的输入端。
进一步的，所述第二比较器U2的反相输入端设有关断电压。
进一步的，所述关断电压的电压值高于所述退出待机电压的电压值。
由上述描述可知，关断电压的电压值较高，在快充控制电路负载过重时断开供电，可以有效保持输出电压的恒定。
进一步的，所述选通单元2通过功率控制单元5与供电单元3相连接。
实施例一
请参照图1，本发明的实施例一为：一种快充控制电路，包括第一比较器U1、计数单元1、选通单元2、供电单元3、逻辑单元4和供电电容C，所述供电电容C的一端分别与第一比较器U1的正相输入端和供电单元3的输出端相连接，供电电容C的另一端接地，所述第一比较器U1的输出端分别与所述计数单元1和选通单元2相连接，所述计数单元1的输出端与选通单元2的输入端相连，所述选通单元2的输出端与所述供电单元3的输入端电连接，所述逻辑单元4与所述计数单元1并联。
详细的，所述第一比较器U1的反相输入端设有待机电压，具体的，所述待机电压包括进入待机电压和退出待机电压，所述进入待机电压的电压值低于退出待机电压的电压值。
还包括第二比较器U2，所述第二比较器U2的正相输入端与所述第一比较器U1的正相输入端相连，所述第二比较器U2的输出端连接于所述供电单元3的输入端。
详细的，所述第二比较器U2的反相输入端设有关断电压。具体的，所述关断电压的电压值高于所述退出待机电压的电压值。在本实施例中，所述退出待机电压的电压值比进入待机电压的电压值高2V，所述关断电压的电压值比所述退出待机电压的电压值高0.5V。还包括功率控制单元5，所述选通单元2通过功率控制单元5与供电单元3相连接。
快充控制电路启动时，通过供电单元3向供电电容C供电，当电压大于关断电压时，第二比较器U2翻转并且截止供电单元3，逻辑单元4正常工作，快充控制电路处于脉冲方式供电模式，脉冲方式供电模式下，选通单元2受控于逻辑单元4。
当供电电容C的电压降低，低于关断电压时，功率控制模块控制功率管向供电电容C供电。当快充控制电路为空载时，供电电容C的电压降低，电压低于进入待机电压，第一比较器U1控制逻辑单元4偏置，计数单元1打开并由计数单元1控制选通单元2，可选的，所述计数单元1输出一个周期为3mS的开关控制信号，开关控制信号控制供电单元3的启动，即所述供电单元3每3mS启动一次进行供电，可以大大降低系统损耗。具体的，逻辑单元4偏置时，快充控制电路的消耗电流为100uA，供电单元3每3mS启动一次进行供电的消耗电流为300uA。因为300uA的电流大于内部消耗电流，随后供电电容C的电压升高，电路接入负载后电压升高至退出待机电压时，第一比较器U1激活逻辑单元4，快充控制电路恢复脉冲方式供电模式；或者电路中未接入负载，电压在进入待机电压与退出待机电压之间波动，快充控制电路一直处于微电流工作模式。
图2为供电单元电路原理图，包括：原边电感(变压器的初级绕组)Lp、高压功率管NPN、续流二极管D，储能电容C、开关管N1和启动电阻R。
原边电感Lp一端接高压Vcc，正常工作时序如下：功率控制单元5控制开关管N1和高压功率管NPN导通原边电感Lp储能，当Rcs电压达到阈值时，关闭开关管N1，此时高压功率管NPN还处于导通状态，通过续流二极管D给电容C充电。
图3为功率控制单元的电路原理图，包括第一驱动管P、第二驱动管N2和衬底切换电路6，第一驱动管P导通时驱动管N2关断，高压功率管NPN导通，第一驱动管P关断第二驱动管N2关断时，高压功率管NPN处于供电状态，第一驱动管P关断第二驱动管N2导通时，高压功率管NPN关断供电结束。
比较器A，比较器B，为一般的比较器，此处只起比较电平的作用。
计数单元：包括异步计数器和同步计数器。
选通单元：控制逻辑的选通，为一般的选择器。
图4为电容C的工作波形。
本发明设置的供电稳定电压为5V，当电容C的电压小于5V时，供电单元打开，给电容C充电，一直充到大于5V电平A，关闭充电模块，电容C开始放电，电平下降，一直下降到低于5V的电平B，供电单元开始工作，继续充电，如此实现电容C的平均电平为5V。
待机时，由于供电能量小于内部消耗的能量，电容C的电压会继续下降，当下降到4V时，进入待机模式，内部消耗关断，自供电能量大于待机消耗能量，电容C的电压开始上升，上升到电平D时，关断供电单元，电路一直检测工作状态，如果出现负载接入，电路退出待机模式，进入正常的供电模式。
综上所述，本发明提供的快充控制电路，供电电容上电压过低时，第一比较器控制选通单元及时切换至待机模式，利用计数单元断续激活供电单元，实现供电单元低功耗运行，降低快充控制电路的供电耗损，节约能源。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种快充控制电路，其特征在于：包括第一比较器、计数单元、选通单元、供电单元、逻辑单元和供电电容，所述供电电容的一端分别与第一比较器的正相输入端和供电单元的输出端相连接，所述第一比较器的反相输入端设有待机电压，供电电容的另一端接地，所述第一比较器的输出端分别与所述计数单元和选通单元相连接，所述计数单元的输出端与选通单元的输入端相连，所述选通单元的输出端与所述供电单元的输入端电连接，所述逻辑单元与所述计数单元并联；所述计数单元输出一个周期为3mS的开关控制信号；
所述第一比较器通过比较所述待机电压和所述供电电容上的电压，判断所述供电电容上的电压是否过低以及快充控制电路是否进入待机状态，所述供电电容上的电压过低时，所述逻辑单元偏置，所述选通单元切换为微电流工作状态，由计数器断续激活所述供电单元，使快充控制电路消耗功率降低；
快充控制电路启动时，通过供电单元向供电电容供电，当电压大于关断电压时，第二比较器翻转并且截止供电单元，逻辑单元正常工作，快充控制电路处于脉冲方式供电模式，脉冲方式供电模式下，选通单元受控于逻辑单元；
当供电电容的电压降低，低于关断电压时，功率控制模块控制功率管向供电电容供电；当快充控制电路为空载时，供电电容的电压降低，电压低于进入待机电压，第一比较器控制逻辑单元偏置，计数单元打开并由计数单元控制选通单元；
所述计数单元输出一个周期为3mS的开关控制信号，开关控制信号控制供电单元的启动，即所述供电单元每3mS启动一次进行供电；
逻辑单元偏置时，快充控制电路的消耗电流为100uA，供电单元每3mS启动一次进行供电的消耗电流为300uA；因为300uA的电流大于内部消耗电流，随后供电电容的电压升高，电路接入负载后电压升高至退出待机电压时，第一比较器激活逻辑单元，快充控制电路恢复脉冲方式供电模式；或者电路中未接入负载，电压在进入待机电压与退出待机电压之间波动，快充控制电路一直处于微电流工作模式；
所述选通单元通过功率控制单元与供电单元相连接；
计数单元：包括异步计数器和同步计数器；
选通单元：控制逻辑的选通，包括选择器。
2.根据权利要求1所述的快充控制电路，其特征在于：所述待机电压包括进入待机电压和退出待机电压，所述进入待机电压的电压值低于退出待机电压的电压值。
3.根据权利要求2所述的快充控制电路，其特征在于：还包括第二比较器，所述第二比较器的正相输入端与所述第一比较器的正相输入端相连，所述第二比较器的输出端连接于所述供电单元的输入端。
4.根据权利要求3所述的快充控制电路，其特征在于：所述第二比较器的反相输入端设有关断电压。
5.根据权利要求4所述的快充控制电路，其特征在于：所述关断电压的电压值高于所述退出待机电压的电压值。
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