CN111030238B - 一种锂电池的充电器的充电电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种锂电池的充电器的充电电路，充电器包括运放放大器，运算放大器提供反馈电压节点，其中，充电电路包括：输出电压端口，通过反馈电压节点连接至接地端；电流源，连接于反馈电压节点与接地端之间；电流源包括：第一电流模块，其输入端连接至反馈电压节点；第二电流模块，其输入端连接至输出电压端口；第三电流模块，其输入端连接至反馈电压节点；第四电流模块，其输入端分别连接第一电流模块的输出端、第二电流模块的输出端和第三电流模块的输出端，其输出端连接至接地端。本发明的技术方案的有益效果在于：通过在充电电路中增加电流源，实时改变输出电压端口的电压，提高充电器的充电效率，且成本较低。

Description

一种锂电池的充电器的充电电路

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种锂电池的充电器的充电电路。

背景技术

目前，现有技术中包括有两种典型的充电器的电路结构，第一种是锂离子线性充电器，其结构简单，无需电感，系统成本低廉，但是输入电压和锂电池压差较大时，充电效率低，芯片内发热大，无法实现大电流充电，例如，在输入电压5V，锂电池电压3.3V条件下，充电效率仅3.3/5＝66％；第二种是开关电源充电器，其充电效率高，发热小，可以实现大电流充电，但是通常需要电感，高精度电流采样电阻，芯片需要实现恒压、恒流、涓流、欠压、过温等环路功能，复杂度较高，成本相对同规格的恒压型开关电源较高。

开关电源充电器的输入通常就是上一级恒压型开关电源，但是恒压源无法实现过温限流，恒流以及涓流的精确控制，充到截止电压无法结束充电，没有超时的设定等缺点。因此，针对上述问题，成为本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种一种锂电池的充电器的充电电路。

具体技术方案如下：

本发明提供一种锂电池的充电器的充电电路，所述充电器包括一运放放大器，所述运算放大器提供一反馈电压节点，其特征在于，所述充电电路包括：

一输出电压端口，所述输出电压端口通过所述反馈电压节点连接至接地端；

一电流源，连接于所述反馈电压节点与接地端之间，用于将所述输出电压端口的电压随着所述充电器的输出端电压增大而增大；

所述电流源包括：

一第一电流模块，所述第一电流模块的输入端连接至所述反馈电压节点，用于产生一第一电流；

一第二电流模块，所述第二电流模块的输入端连接至所述输出电压端口，用于产生一第二电流；

一第三电流模块，所述第三电流模块的输入端连接至所述反馈电压节点，用于产生一第三电流；

一第四电流模块，所述第四电流模块的输入端分别连接所述第一电流模块的输出端、所述第二电流模块的输出端以及所述第三电流模块的输出端，所述第四电流模块的输出端连接至接地端，用于根据所述第一电流、所述第二电流以及所述第三电流以输出一第四电流。

优选的，还包括：

一分压电阻单元，连接于所述输出电压端口和接地端之间；

一电池，所述电池的输入端通过所述充电器连接至所述输出电压端口，所述电池的输出端连接至一负载。

优选的，所述分压电阻单元包括：

一第一电阻，连接于所述输出电压端口和所述反馈电压节点之间；

一第二电阻，连接于所述反馈电压节点与接地端之间。

优选的，所述第一电流模块包括：

一第一放大器，所述第一放大器的第一输入端连接至所述电池的输出端，所述第一放大器的第二输入端通过所述第一电阻连接至接地端；

一第一N型MOS管，所述第一MOS管的栅极连接至所述第一放大器的输出端，所述第一MOS管的源极连接至所述第一放大器的第二输入端；

一第一电流镜，所述第一电流镜包括：

一第一P型MOS管，所述第一P型MOS管的漏极连接至所述第一N型MOS管的漏极；

一第二P型MOS管，所述第二P型MOS管的栅极连接至所述第一P型MOS管的栅极，所述第二P型MOS管的源极连接至所述第一P型MOS管的源极。

优选的，所述第二电流模块包括：

一第二电流镜，所述第二电流镜包括：

一第三P型MOS管，所述第三P型MOS管的漏极连接至所述第二P型MOS管的漏极；

一第四P型MOS管，所述第四P型MOS管的栅极连接至所述第三P型MOS管的栅极，所述第四P型MOS管的源极连接至所述第三P型MOS管的源极；

一第二N型MOS管，所述第二N型MOS管的漏极连接至所述第四P型MOS管的漏极，所述第二N型MOS管的源极通过所述第一电阻连接至接地端；

一第二放大器，所述第二放大器的第一输入端连接至所述充电器的输出端，所述第二放大器的第二输入端连接至所述第二N型MOS管的源极，所述第二放大器的输出端连接至所述第二N型MOS管的栅极。

优选的，所述第三电流模块包括：

一第三放大器，所述第三放大器的第一输入端连接至所述反馈电压节点，所述第三放大器的第二输入端通过所述第一电阻连接至接地端；

一第三N型MOS管，所述第三N型MOS管的栅极连接至所述第三放大器的输出端，所述第三N型MOS管的源极连接至所述第三放大器的第二输入端；

一第三电流镜，所述第三电流镜包括：

一第五P型MOS管，所述第五P型MOS管的漏极连接至所述第三N型MOS管的漏极，所述第五P型MOS管的源极连接至所述输出电压端口；

一第六P型MOS管，所述第六P型MOS管的栅极连接至所述第五P型MOS管的栅极，所述第六P型MOS管的源极连接至所述第五P型MOS管的源极。

优选的，所述第四电流模块包括：

一第四N型MOS管，所述第四N型MOS管的漏极连接至所述第六P型MOS管的漏极，所述第四N型MOS管的源极连接至接地端；

一第五N型MOS管，所述第五N型MOS管的栅极连接至所述第四N型MOS管的栅极，所述第五N型MOS管的源极连接至接地端，所述第五N型MOS管的漏极连接至所述第三P型MOS管的漏极；

一第六N型MOS管，所述第六N型MOS管的漏极连接至所述第五N型MOS管的漏极，所述第六N型MOS管的源极连接至接地端；

一第七N型MOS管，所述第七N型MOS管的栅极连接至所述第六N型MOS管的栅极，所述第七N型MOS管的源极连接至接地端，所述第七N型MOS管的漏极连接至所述反馈电压节点。

本发明的技术方案的有益效果在于：通过在充电电路中增加一个电流源，实时改变输出电压端口的电压，从而通过充电器的架构实现全部充电功能，提高充电器的充电效率，且可以进行大电流充电，成本较低。

附图说明

参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。

图1为本发明实施例的整体结构电路图；

图2为本发明的实施例中的实现电流源Isink的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明提供一种锂电池的充电器的充电电路，充电器1包括一运放放大器(图中未显示)，运算放大器(图中未显示)提供一反馈电压节点2，其特征在于，充电电路包括：

一输出电压端口VOUT，输出电压端口VOUT通过反馈电压节点2连接至接地端GND；

一电流源Isink，连接于反馈电压节点2与接地端GND之间，用于将输出电压端口VOUT的电压随着充电器1的输出端电压增大而增大；

电流源Isink包括：

一第一电流模块3，第一电流模块3的输入端连接至反馈电压节点2，用于产生一第一电流；

一第二电流模块4，第二电流模块4的输入端连接至输出电压端口VOUT，用于产生一第二电流；

一第三电流模块5，第三电流模块5的输入端连接至反馈电压节点2，用于产生一第三电流；

一第四电流模块6，第四电流模块6的输入端分别连接第一电流模块3的输出端、第二电流模块4的输出端以及第三电流模块5的输出端，第四电流模块6的输出端连接至接地端，用于根据第一电流、第二电流以及第三电流以输出一第四电流。

还包括：

一分压电阻单元8，连接于输出电压端口VOUT和接地端GND之间；

一电池BAT，电池BAT的输入端通过充电器1连接至输出电压端口VOUT，电池BAT的输出端连接至一负载(图中未显示)。

分压电阻单元8包括：

一第一电阻R1，连接于输出电压端口VOUT和反馈电压节点2之间；

一第二电阻R2，连接于反馈电压节点2与接地端GND之间。

通过上述提供的充电电路，如图1所示，本实施例中保留了现有技术中通过运算放大器(图中未显示)提供的反馈电压节点2，并在现有技术的基础上增加一个电流源Isink，该电流源Isink连接于反馈电压节点2与接地端GND之间，通过增加的电流源Isink，使得输出电压端口VOUT的电压可以一直比电池BAT的输入电压高出一个电压ΔV，即输出电压端口VOUT的电压随着电池BAT的输入电压增大而增大，同样地，也是输出电压端口VOUT的电压随着充电器1的输出电压增大而增大，可以用公式VOUT＝VBAT+ΔV表示，从而使得充电器1的环路中有电压余量能够正常工作，该充电器1为线性充电器。

进一步地，由图1可知，流经第一电阻R1的电流于是等于流经第二电阻R2的电流加上电流源Isink的电流，用公式表示为

经过公式变换可得

上述公式表示说明：

I_Isink表示电流源Isink的电流；

VBAT+ΔV表示输出电压端口的电压；

R1表示第一电阻；

R2表示第二电阻；

VFB表示反馈电压节点的电压。

通过上述公式可知，若想获得电流源Isink的电流I_Isink，就需要获得

的值。

进一步地，如图2所示，上述电流源Isink包括第一电流模块3、第二电流模块4、第三电流模块5以及第四电流模块6，其中将第一电流模块3的输入端连接至反馈电压节点2，用于产生第一电流

将第二电流模块4的输入端连接至输出电压端口VOUT，以产生第二电流

将第三电流模块5的输入端连接至反馈电压节点2，以产生第三电流

将第四电流模块6的输入端分别连接第一电流模块3的输出端、第二电流模块4的输出端以及第三电流模块5的输出端，第四电流模块6的输出端连接至接地端GND，从而根据第一电流I1、第二电流I2以及第三电流I3，从而获得第四电流I4的值，该第四电流I4的值，即电流源Isink的电流，通过电流源Isink的电流，实时改变输出电压端口VOUT的电压，从而通过充电器1的架构实现全部充电功能，提高充电器1的充电效率，且可以进行大电流充电，成本较低。

在一种较优的实施例中，第一电流模块3包括：

一第一放大器EA1，第一放大器EA1的第一输入端连接至电池BAT的输出端，第一放大器EA1的第二输入端通过第一电阻R1连接至接地端GND；

一第一N型MOS管NM1，第一MOS管NM1的栅极连接至第一放大器EA1的输出端，第一MOS管NM1的源极连接至第一放大器EA1的第二输入端；

一第一电流镜30，第一电流镜30包括：

一第一P型MOS管PM1，第一P型MOS管PM1的漏极连接至第一N型MOS管NM1的漏极；

一第二P型MOS管PM2，第二P型MOS管PM2的栅极连接至第一P型MOS管PM1的栅极，第二P型MOS管PM2的源极连接至第一P型MOS管PM1的源极。

具体地，如图2所示，电流源Isink中的第一电流模块3通过第一放大器EA1、第一N型MOS管NM1和第一电流镜30中的第一P型MOS管PM1、第二P型MOS管PM2实现了第一电流I1，即

的值。

另外，需要说明的是，用于考虑电压裕度问题，本实施例中的电池BAT的电压VBAT和第一电阻R1各自取1/2，若直接采用电池BAT的电压VBAT，则第一P型MOS管PM1难以正常导通。

在一种较优的实施例中，第二电流模块4包括：

一第二电流镜40，第二电流镜40包括：

一第三P型MOS管PM3，第三P型MOS管PM3的漏极连接至第二P型MOS管PM2的漏极；

一第四P型MOS管PM4，第四P型MOS管PM4的栅极连接至第三P型MOS管PM3的栅极，第四P型MOS管PM4的源极连接至第三P型MOS管PM3的源极；

一第二N型MOS管NM2，第二N型MOS管NM2的漏极连接至第四P型MOS管PM4的漏极，第二N型MOS管NM2的源极通过第一电阻R1连接至接地端GND；

一第二放大器EA2，第二放大器EA2的第一输入端连接至充电器1的输出端，第二放大器EA2的第二输入端连接至第二N型MOS管NM2的源极，第二放大器EA2的输出端连接至第二N型MOS管NM2的栅极。

具体地，电流源Isink中的第二电流模块4通过第三P型MOS管PM3、第四P型MOS管PM4、第二N型MOS管NM2以及第二放大器EA2，实现了第二电流I2，即

的值。

在一种较优的实施例中，第三电流模块5包括：

一第三放大器EA3，第三放大器EA3的第一输入端连接至反馈电压节点2，第三放大器EA3的第二输入端通过第一电阻R1连接至接地端GND；

一第三N型MOS管NM3，第三N型MOS管NM3的栅极连接至第三放大器EA3的输出端，第三N型MOS管NM3的源极连接至第三放大器EA3的第二输入端；

一第三电流镜50，第三电流镜50包括：

一第五P型MOS管PM5，第五P型MOS管PM5的漏极连接至第三N型MOS管NM3的漏极，第五P型MOS管PM5的源极连接至输出电压端口VOUT；

一第六P型MOS管PM6，第六P型MOS管PM6的栅极连接至第五P型MOS管PM5的栅极，第六P型MOS管PM6的源极连接至第五P型MOS管PM5的源极。

具体地，电流源Isink中的第三电流模块5通过第三放大器EA3、第三N型MOS管NM3、第五P型MOS管PM5、以及第六P型MOS管PM6实现了第三电流I3，即

的值。

在一种较优的实施例中，第四电流模块6包括：

一第四N型MOS管NM4，第四N型MOS管NM4的漏极连接至第六P型MOS管PM6的漏极，第四N型MOS管NM4的源极连接至接地端GND；

一第五N型MOS管NM5，第五N型MOS管NM5的栅极连接至第四N型MOS管NM4的栅极，第五N型MOS管NM5的源极连接至接地端GND，第五N型MOS管NM5的漏极连接至第三P型MOS管PM3的漏极；

一第六N型MOS管NM6，第六N型MOS管NM6的漏极连接至第五N型MOS管NM5的漏极，第六N型MOS管NM6的源极连接至接地端GND；

一第七N型MOS管NM7，第七N型MOS管NM7的栅极连接至第六N型MOS管NM6的栅极，第七N型MOS管NM7的源极连接至接地端GND，第七N型MOS管NM7的漏极连接至反馈电压节点2。

具体地，本实施例中的第四电流模块6是根据上述的第一电流模块3、第二电流模块4、第三电流模块5中获得的第一电流

第二电流

第三电流

再由公式

从而可以获得电流源Isink中的电流(I_Isink)，通过电流源Isink的电流，实时改变输出电压端口VOUT的电压，从而通过充电器1的架构实现全部充电功能，提高充电器1的充电效率，且可以进行大电流充电，成本较低。

以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书

及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种锂电池的充电器的充电电路，所述充电器包括一运算放大器，所述运算放大器提供一反馈电压节点，其特征在于，所述充电电路包括：

一输出电压端口，所述输出电压端口通过所述反馈电压节点连接至接地端；

一电流源，连接于所述反馈电压节点与接地端之间，用于将所述输出电压端口的电压随着所述充电器的输出端电压增大而增大；

所述电流源包括：

一第一电流模块，用于产生一第一电流，包括一第一放大器，所述第一放大器的第一输入端连接至一电池的输出端，所述第一放大器的第二输入端通过一第一电阻连接至接地端；一第一N型MOS管，所述第一N型MOS管的栅极连接至所述第一放大器的输出端，所述第一N型MOS管的源极连接至所述第一放大器的第二输入端；一第一电流镜，所述第一电流镜包括：一第一P型MOS管，第一P型MOS管的漏极连接至所述第一N型MOS管的漏极；一第二P型MOS管，所述第二P型MOS管的栅极连接至所述第一P型MOS管的栅极，所述第二P型MOS管的源极连接至所述第一P型MOS管的源极，所述第二P型MOS管的漏极作为所述第一电流模块的输出端；

一第二电流模块，所述第二电流模块的输入端连接至所述输出电压端口，用于产生一第二电流，包括：一第二电流镜，所述第二电流镜包括：一第三P型MOS管，所述第三P型MOS管的漏极连接至所述第二P型MOS管的漏极，所述第三P型MOS管的漏极作为所述第二电流模块的输出端；一第四P型MOS管，所述第四P型MOS管的栅极连接至所述第三P型MOS管的栅极，所述第四P型MOS管的源极连接至所述第三P型MOS管的源极；一第二N型MOS管，所述第二N型MOS管的漏极连接至所述第四P型MOS管的漏极，所述第二N型MOS管的源极通过所述第一电阻连接至接地端；一第二放大器，所述第二放大器的第一输入端连接至所述充电器的输出端，所述第二放大器的第二输入端连接至所述第二N型MOS管的源极，所述第二放大器的输出端连接至所述第二N型MOS管的栅极；

一第三电流模块，所述第三电流模块的输入端连接至所述反馈电压节点，用于产生一第三电流，包括：一第三放大器，所述第三放大器的第一输入端连接至所述反馈电压节点，所述第三放大器的第二输入端通过所述第一电阻连接至接地端；一第三N型MOS管，所述第三N型MOS管的栅极连接至所述第三放大器的输出端，所述第三N型MOS管的源极连接至所述第三放大器的第二输入端；一第三电流镜，所述第三电流镜包括：一第五P型MOS管，所述第五P型MOS管的漏极连接至所述第三N型MOS管的漏极，所述第五P型MOS管的源极连接至所述输出电压端口；一第六P型MOS管，所述第六P型MOS管的栅极连接至所述第五P型MOS管的栅极，所述第六P型MOS管的源极连接至所述第五P型MOS管的源极，所述第六P型MOS管的漏极作为所述第三电流模块的输出端；一第四电流模块，所述第四电流模块的输入端分别连接所述第一电流模块的输出端、所述第二电流模块的输出端以及所述第三电流模块的输出端，所述第四电流模块的输出端连接至接地端，用于根据所述第一电流、所述第二电流以及所述第三电流以输出一第四电流。

2.根据权利要求1所述的一种锂电池的充电器的充电电路，其特征在于，还包括：

一分压电阻单元，连接于所述输出电压端口和接地端之间；

所述电池的输入端通过所述充电器连接至所述输出电压端口，所述电池的输出端连接至一负载。

3.根据权利要求2所述的一种锂电池的充电器的充电电路，其特征在于， 所述分压电阻单元包括：

一第三电阻，连接于所述输出电压端口和所述反馈电压节点之间；

一第二电阻，连接于所述反馈电压节点与接地端之间。

4.根据权利要求1所述的一种锂电池的充电器的充电电路，其特征在于，所述第四电流模块包括：

一第四N型MOS管，所述第四N型MOS管的漏极连接至所述第六P型MOS管的漏极，所述第四N型MOS管的源极连接至接地端；

一第五N型MOS管，所述第五N型MOS管的栅极连接至所述第四N型MOS管的栅极，所述第五N型MOS管的源极连接至接地端，所述第五N型MOS管的漏极连接至所述第三P型MOS管的漏极；

一第六N型MOS管，所述第六N型MOS管的漏极连接至所述第五N型MOS管的漏极，所述第六N型MOS管的源极连接至接地端；

一第七N型MOS管，所述第七N型MOS管的栅极连接至所述第六N型MOS管的栅极，所述第七N型MOS管的源极连接至接地端，所述第七N型MOS管的漏极连接至所述反馈电压节点。

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