CN111463855A - 充电控制电路及充电控制方法、电子设备及其充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种充电控制电路及充电控制方法、一种电子设备及其充电方法，所述充电控制电路包括：充电电流输出模块，所述充电电流输出模块的输入端用于输入前级充电电压，输出端用于连接至电池，输出充电电流；恒流控制模块，用于根据有效电流控制基准以及对所述充电电流进行采样获得的电流采样信号，输出电流控制信号至所述充电电流输出模块；动态功率控制模块，与所述恒流控制模块连接，用于根据所述前级充电电压输出动态功率控制信号至所述恒流控制模块，以调整所述有效电流控制基准。所述充电控制电路能够实现动态功率控制，并减少控制信号的串扰。

Description

充电控制电路及充电控制方法、电子设备及其充电方法

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种充电控制电路及充电控制方法、一种电子设备及其充电方法。

背景技术

锂电池做为绿色新能源已经越来越广泛的应用于生活中各类电子产品。伴随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的普及，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在逐步向其他产品应用领域发展，如便携式电子设备，可穿戴设备以及IoT(Internet of Things，物联网)设备等。其中，作为充电芯片的前级，USB接口供电是较为常见的供电设备。由于市场电子设备种类繁多，质量参差不齐，经常会遇到一些供电能力比较弱的USB供电设备，此时USB供电设备接入充电芯片充电后，USB接口的电源电压很容易被拉跨，使锂电池无法有效充电。

目前，市场上的部分锂电池充电芯片已经加入了动态充电功率控制功能，但是常常会发生充电系统内部不稳定，以及动态供电功率控制的阈值钳位不准确，无法及时启动或停止功率控制，使得充电电流产生较大失调等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种充电控制电路及充电控制方法、一种电子设备及其充电方法。

为了解决上述问题，本发明的技术方案提供一种充电控制电路，包括：充电电流输出模块，所述充电电流输出模块的输入端用于输入前级充电电压，输出端用于连接至电池，输出充电电流；恒流控制模块，用于根据有效电流控制基准以及对所述充电电流进行采样获得的电流采样信号，输出电流控制信号至所述充电电流输出模块；动态功率控制模块，与所述恒流控制模块连接，用于根据所述前级充电电压输出动态功率控制信号至所述恒流控制模块，以调整所述有效电流控制基准。

可选的，还包括：恒压控制模块，用于根据充电过程中的电池电压，输出电压控制信号；环路结合模块，连接至所述恒流控制模块和所述恒压控制模块，用于根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出环路控制信号至所述充电电流输出模块，以实现对充电电流的控制。

可选的，所述动态功率控制模块包括：采样单元和第三误差放大单元；所述采样单元用于对所述前级充电电压进行采样获得前级采样电压；所述第三误差放大单元用于对所述前级采样电压和预设的功率控制阈值电压进行误差放大，输出所述动态功率控制信号。

可选的，所述动态功率控制模块还包括：钳位单元，连接至所述第三误差放大单元的输出端，用于对所述动态功率控制信号进行钳位。

可选的，所述动态功率控制模块还包括补偿单元和缓冲单元；所述补偿单元连接至所述第三误差放大器的输出端，用于对所述动态功率控制模块提供补偿；所述缓冲单元，连接在所述第三误差放大器和所述动态功率控制模块的输出端之间，用于对所述的第三误差放大器输出的信号进行缓冲后输出至所述输出端。

可选的，所述补偿单元包括电容倍增电路；所述缓冲单元包括源极跟随电路。

可选的，所述恒流控制模块包括：第二误差放大单元，用于接收所述动态功率控制信号、恒流控制基准以及电流采样信号，以所述恒流控制基准和所述动态功率控制信号中的较小信号作为有效电流控制基准，将所述有效电流控制基准与所述电流采样信号进行误差放大，输出所述电流控制信号。

可选的，所述环路结合模块用于将所述电压控制信号与所述电流控制信号进行比较，输出两者中较小的信号作为所述环路控制信号。

可选的，所述环路结合模块包括：第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极连接至所述第二二极管的阳极，并作为所述环路结合模块的输出端；所述第一二极管的阴极连接至所述恒压控制模块的输出端，所述第二二极管的阴极连接所述恒流控制模块的输出端。

可选的，所述充电电流输出模块包括：功率晶体管，所述功率晶体管的源极连接至前级充电电压，漏极用于连接至电池，栅极连接至所述环路结合模块的输出端，用于接收所述环路控制信号。

可选的，还包括：温度控制模块，与所述恒流控制模块连接，用于采样电池温度获得电池温度采样信号，并根据所述电池温度采样信号输出温度控制信号至所述恒流控制模块，以控制所述有效电流控制基准。

本发明的技术方案还提供一种充电控制电路的充电控制方法，包括：接收前级充电电压，并向电池输出充电电流；对充电电流进行采样获得电流采样信号；根据有效电流控制基准以及所述电流采样信号，输出电流控制信号以调整所述充电电流；根据所述前级充电电压输出动态功率控制信号以调整所述有效电流控制基准。

可选的，还包括：根据电池电压，输出电压控制信号；根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出环路控制信号；根据所述环路控制信号实现对充电电流的控制。

可选的，根据所述前级充电电压输出动态功率控制信号的步骤包括：对所述前级充电电压进行采样获得前级采样电压；对所述前级采样电压与预设的功率控制阈值电压进行误差放大，输出所述动态功率控制信号。

可选的，还包括对所述动态功率控制信号进行钳位。

可选的，调整所述有效电流控制基准的步骤包括：以恒流控制基准和所述动态功率控制信号中的较小信号作为有效电流控制基准；根据有效电流控制基准以及所述电流采样信号，输出电流控制信号的步骤包括：将有效电流控制基准与所述电流采样信号进行误差放大，输出所述电流控制信号。

可选的，根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出环路控制信号的步骤包括：将所述电压控制信号与所述电流控制信号进行比较，输出两者中较小的信号作为所述环路控制信号。

可选的，还包括：采样电池温度获得电池温度采样信号，并根据所述电池温度采样信号输出温度控制信号，以控制所述有效电流控制基准。

本发明的技术方案还提供一种电子设备，包括：上述任一项所述的充电控制电路；电池，所述电池的电流输入端连接至所述充电控制电路的充电电流输出端。

本发明的技术方案还提供一种电子设备的充电方法，用于对所述电子设备的电池进行充电池，包括：采用上述任一项所述的充电控制方法对充电过程进行控制。

本发明的充电控制电路的动态功率控制模块通过恒流控制模块对所述充电电流输出模块输出的充电电流进行调整，从而实现输出功率的调整；在所述充电电流输出模块的控制节点上，仅存在一路电流控制信号，不会存在恒流控制信号与动态功率控制信号相互串扰的问题，从而可以提高充电控制过程的准确及稳定性。

进一步的，所述充电控制电路还包括恒压控制模块和环路结合模块，所述环路结合模块作为充电电流输出模块的控制节点，与恒流控制模块和所述恒压控制模块直接连接，由于电流控制信号和电压控制信号的变化频率差异较大，因此相互之间发生相互串扰的风险较低，几乎不会发生串扰，能够确保充电控制的稳定和准确性。

进一步的，所述动态功率控制模块还包括钳位单元，将动态功率控制信号钳位在一个特定值的附近，当所述动态功率控制模块进行功率调整时，所述动态功率控制信号可以在该特定值基础上进行下降，快速实现对有效电流控制基准的调整，从而提高功率调整的介入速率。

附图说明

图1为本发明一实施例的充电控制电路的结构示意图；

图2为本发明一实施例的充电控制电路的结构示意图；

图3为本发明一实施例的充电控制电路中的动态功率控制模块的结构示意图；

图4为本发明一实施例的充电控制电路中的动态功率控制模块的结构示意图；

图5为本发明一实施例的钳位单元的结构示意图；

图6为本发明一实施例的充电控制电路的结构示意图；

图7为本发明一实施例的补偿单元的结构示意图；

图8为本发明一实施例的缓冲单元的结构示意图；

图9为本发明一实施例的恒流充电阶段进行功率控制的各信号的波形图；

图10为本发明一实施例的充电控制电路的结构示意图；

图11为本发明一实施例的充电控制方法的流程示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术中，很难实现稳定准确的动态功率控制。

发明人研究发现，由于在充电控制电路中，通过多环路的结合实现充电阶段不同充电电流和电池电压的控制。通常，具有动态功率控制功能的充电控制电路中至少包括恒压环路、恒流环路、动态充电功率控制环路，各个环路通过同一个环路结合点结合在一起，根据各环路输出信号的大小，切换当前工作的控制环路。当供电电源的电压被充电电流下拉至阈值电压以下时，将会触发动态功率控制，减少充电电流，以降低充电功率，将供电电源维持在阈值电压附近。但是由于动态功率控制的需求在充电阶段的任何时刻均有可能发生，使得动态功率控制环路有可能会接入恒压环路或者恒流环路内，某些时刻可能会存在恒压环路和动态充电功率控制环路同时工作，或者恒流环路和动态充电功率控制同时工作的情况。甚至，有可能会出现动态充电功率控制，恒压环路和恒流环路三环路同时工作的情况，由于，多个环路均是结合在一个节点，输出一个控制信号，容易造成多环路开始工作时，各个环路的信号之间发生串扰，从而造成系统不稳定的问题。

为了解决上述问题，本发明提出一种新的充电控制电路及充电控制方法，以及相应的电子设备及其充电方法，减少控制电路中多个环路控制的相互串扰，提高动态功率控制的稳定性。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明所提供的各个示例性的实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

请参考图1，为本发明一实施例的充电控制电路的结构示意图。

该实施例中，所述充电控制电路包括：充电电流输出模块101、恒流控制模块102以及动态功率控制模块103。

所述充电电流输出模块101，所述充电电流输出模块101的输入端用于输入前级充电电压SYS，输出端用于连接至电池，输出充电电流ICHG。所述前级充电电压SYS用于给所述充电电流输出模块101提供能量，转换成充电电流ICHG输出至电池，给电池充电。所述前级充电电压SYS可以为USB接口电压或者充电器输出端电压等，不同情况下前级充电电压SYS的大小不同，具有不同的带负载能力。当所述前级充电电压SYS较小时，充电电流输出模块101的输出端所带负载增大或充电电流较大的情况下，会导致所述前级充电电压SYS被拉低，影响充电效率。

所述恒流控制模块102，用于根据有效电流控制基准以及对所述充电电流ICHG进行采样获得的电流采样信号VSENSE，输出电流控制信号至所述充电电流输出模块101。

由于在环路反馈控制电路中，通常采用电压信号作为比较基准，该实施例中，通过对充电电流ICHG进行采样，获得采样电流后，将采样电流转换为电流采样信号VSENSE，所述电流采样信号VSENSE为电压信号。本领域技术人员可以采用常用的采样电路对充电电流ICHG进行采样获得采样电流后，将采样电流通过电阻，获得电阻两端的电压作为电流采样信号VSENSE。本发明对充电电流ICHG的采样方式不作限制。在其他实施例中，所述电流采样信号还可以为电流信号，相应的，所述有效电流控制基准也可以为电流信号。本领域技术人员可以根据实际电路情况进行合理的选择。

所述恒流控制模块102用于将所述电流采样信号VSENSE与所述有效电流控制基准进行比较，输出相应的电流控制信号，所述电流控制信号控制所述充电电流输出模块101输出的充电电流ICHG的大小，进而反馈至电流采样信号VSENSE，形成环路控制，以减少所述电流采样信号VSENSE与所述有效电流控制基准之间的偏差。在所述有效电流控制基准保持恒定的情况下，所述恒流控制模块102通过环路控制，控制所述充电电流输出模块101输出的充电电流ICHG维持稳定，以使得所述电流采样信号VSENSE与所述有效电流控制基准保持相同，从而实现恒流控制。在有效电流控制基准发生变化时，相应的，所述充电电流ICHG也发生变化。

所述动态功率控制模块103，与所述恒流控制模块102连接，用于根据所述前级充电电压SYS的大小，输出动态功率控制信号CTRL_DPM至所述恒流控制模块102，以调整所述有效电流控制基准，从而通过所述恒流控制模块102对所述充电电流输出模块101输出的充电电流ICHG进行调整，进而实现对充电功率的动态调整。由于充电功率等于充电电流和电池电压的乘积，由于电池为一个大电容，电池电压无法发生突变，因此通过控制电池电压无法及时实现功率的调整。所以，本发明的实施例中，所述动态功率控制模块103连接至所述恒流控制模块102，通过所述恒流控制模块102调整充电电流ICHG，实现对充电功率的调整。

该实施例中，所述动态功率控制模块103的输出端还用于输入预设的功率控制阈值电压VREF_DPM，将所述前级充电电压SYS或对所述前级充电电压SYS进行处理后的信号与所述功率控制阈值电压VREF_DPM比较，输出相应的动态功率控制信号CTRL_DPM，以启动或者关闭功率控制。

该实施例中，所述恒流控制模块102具有三个输入端，分别用于输入采样电流信号VSENSE、恒流控制基准VREF_CC以及动态功率控制信号CTRL_DPM，将所述恒流控制基准VREF_CC和所述动态功率控制信号CTRL_DPM之中较小或者较大的信号作为有效电流控制基准。

在一个实施例中，所述恒流控制模块102的正输入端用于输入采样电流信号VSENSE，所述恒流控制模块102具有两个负输入端分别连接恒流控制基准VREF_CC以及动态功率控制信号CTRL_DPM，以所述恒流控制基准VREF_CC和动态功率控制信号CTRL_DPM中的较小信号作为有效电流控制基准。当前级充电电压SYS下降至阈值以下时，所述动态功率控制模块103输出的动态功率控制信号CTRL_DPM小于恒流控制基准VREF_CC，以其中较小的所述动态功率控制信号CTRL_DPM作为有效电流控制基准，所述恒流控制模块102输出的电流控制信号下降，从而控制所述充电电流输出模块101输出的充电电流ICHG下降，充电功率下降，进而使得所述前级充电电压SYS保持稳定或上升。

在另一实施例中，当所述恒流控制模块102的两个正输入端分别连接恒流控制基准VREF_CC以及动态功率控制信号CTRL_DPM，负输入端连接至所述采样电流信号VSENSE时，以所述恒流控制基准VREF_CC和所述动态功率控制信号CTRL_DPM中较大的信号作为有效电流控制基准。

上述实施例中，动态功率控制模块103通过所述恒流控制模块102对所述充电电流输出模块101输出的充电电流进行调整，从而实现充电功率的调整；在所述充电电流输出模块101的控制节点上，仅存在一路电流控制信号，不会存在恒流控制信号与动态功率控制信号相互串扰的问题，从而可以提高充电控制过程的准确及稳定性。

基于上述充电控制电路的原理，本领域人员可以合理选择合适的电路结构，以实现各模块的功能，本发明对此不作限定。

请参考图2，为本发明另一实施例的充电控制电路的结构示意图。

与图1所示的实施例相比，该实施例中，所述充电控制电路还包括：恒压控制模块201和环路结合模块202。

所述恒压控制模块201用于根据充电过程中的电池电压BAT，输出电压控制信号CTRL1。随着充电过程的进行，电池电压BAT逐渐上升，当电池电压BAT到达一定阈值时，充电过程进入恒压充电阶段，以保持电池电压BAT稳定。在恒压充电阶段，保持电池电压稳定，使得充电电流逐渐降低，直至充电完成。该实施例中，所述恒压控制模块201对电池电压进行采样后与预设的恒压基准电压VREF_CV进行误差放大，输出相应的电压控制信号CTRL1，所述电压控制信号CTRL1用于对所述充电电流输出模块101输出的充电电流ICHG进行调整，最终实现对电池电压BAT的控制。

所述环路结合模块202，连接至所述恒流控制模块102和所述恒压控制模块201，用于根据所述恒流控制模块102输出的电流控制信号CTRL2和所述恒压控制模块201输出的电压控制信号CTRL1，输出环路控制信号DRV至所述充电电流输出模块101，实现对充电电流ICHG和/或电池电压BAT的控制。

在一个实施例中，所述环路结合模块202用于将所述电压控制信号CTRL1与所述电流控制信号CTRL2进行比较，输出两者中较小的信号作为所述环路控制信号DRV。在电池电压BAT到达一定阈值之前，电压控制信号CTRL1大于所述电流控制信号CTRL2，所述环路控制模块202输出所述电流控制信号CTRL2作为环路控制信号DRV，对充电电流ICHG进行控制。

所述在其他实施例中，也可以通过调整电路信号逻辑，将所述电流控制信号CTRL2和所述电压控制信号CTRL1中较大的信号作为所述环路控制信号DRV。

通过所述环路结合模块202对所述电流控制信号CTRL2和所述电压控制信号CTRL1进行整合，根据当前的充电电流、电池电压的情况，通过对应的恒压控制环路、恒流控制环路或者功率动态控制环路实现对充电过程中电流、电池电压的控制。

所述环路结合模块202作为所述充电电流输出模块101的控制节点，与恒流控制模块102和所述恒压控制模块201直接连接，由于输入所述恒流控制模块102的采样信号是充电电流采样信号，变化速率较快，因此输出的电流控制信号CTRL2的变化速率较快；而输入所述恒压控制模块201的采样信号是电池电压，变化速率较慢，相应的输出的电压控制信号CTRL1的变化速率也较慢；虽然所述环路结合模块202同时接收所述电流控制信号CTRL2和电压控制信号CTRL1，但是由于这两个信号的变化速率差异较大，因此相互之间发生串扰的风险较低，几乎不会发生串扰，能够确保充电控制的稳定和准确性。

请参考图3，为本发明一实施例的充电控制电路中的动态功率控制模块103的结构示意图。

该实施例中，所述动态功率控制模块103包括：采样单元301和第三误差放大单元OPA3。

所述采样单元301用于对所述前级充电电压SYS进行采样获得前级采样电压V_SYS。通常前级充电电压SYS较大，不适于直接作为环路控制的输入信号，因此，需要以一定比例对所述前级充电电压SYS进行采样。在一个实施例中，所述采样单元301可以包括分压电路，对所述前级充电电压SYS以一定比例进行分压后输出前级采样电压V_SYS，以符合后续电路单元的信号要求。所述采样单元301可以采用电阻分压电路，包括至少两个串联于SYS端与接地端之间的电阻，采集其中一个电阻上的电压作为所述前级采样电压V_SYS。

所述第三误差放大单元OPA3用于对所述前级采样电压V_SYS和预设的功率控制阈值电压VREF_DPM进行误差放大，输出所述动态功率控制信号CTRL_DPM。该实施例中，所述第三误差放大单元OPA3为运算放大器，正输入端用于输入所述前级采样电压V_SYS，负输入端用于输入功率控制阈值电压VREF_DPM，所述前级采样电压V_SYS和所述功率控制阈值电压VREF_DPM进行误差放大，输出所述动态功率控制信号CTRL_DPM。根据需要进行功率动态调整时的前级采样电压V_SYS电压设置所述功率控制阈值电压VREF_DPM。

该实施例中，随着前级充电电压SYS被拉低，当所述前级采样电压V_SYS小于所述功率控制阈值电压VREF_DPM时，所述动态功率控制信号CTRL_DPM也随之下降，当下降至小于所述恒流控制基准VREF_CC时，所述动态功率控制信号CTRL_DPM作为所述恒流控制模块102(请参考图2)的有效电流控制基准，由于有效电流控制基准降低，使得所述恒流控制模块102输出的电流控制信号CTRL2下降，控制充电电流ICHG下降，从而降低充电功率，使得所述前级充电电压SYS不再下降，或者有一定程度的回升，并维持在所述功率控制阈值电压VREF_DPM对应的阈值电压附近。

当所述前级充电电压SYS较高，所述前级采样电压V_SYS大于所述功率控制阈值电压VREF_DPM时，所述第三误差放大单元OPA3输出的动态功率控制信号CTRL_DPM高于所述恒流控制基准VREF_CC，所述恒流控制基准VREF_CC作为所述恒流控制模块102(请参考图2)的有效电流控制基准，使得所述恒流控制模块102根据所述采样电流信号VSENSE以及所述恒流控制基准VREF_CC输出相应的电流控制信号CTRL2，此时，所述电流控制信号CTRL2根据当前充电阶段的恒流控制基准VREF_CC，对充电电流进行恒流控制，将充电电流ICHG控制在所述恒流控制基准VREF_CC对应的预设充电电流附近。

请参考图4，为本发明另一实施例的充电控制电路中的动态功率控制模块的结构示意图。

该实施例中，所述动态功率控制模块103还包括：钳位单元401，连接至所述第三误差放大单元OPA3的输出端，用于对所述动态功率控制信号CTRL_DPM进行钳位。

在所述前级采样电压V_SYS大于功率控制阈值电压VREF_DPM时，所述动态功率控制模块103未介入所述恒流控制模块102进行功率控制，所述钳位单元401将所述动态功率控制模块103输出的动态功率控制信号CTRL_DPM钳位在一个特定值的附近，当前级充电电压SYS下降至触发所述动态功率控制模块103进行功率调整时，所述动态功率控制信号CTRL_DPM可以在该特定值基础上进行下降。该实施例中，所述特定值为一电压值，所述特定值可以略高于所述恒流控制基准VREF_CC，例如所述特定值可以为VREF_CC+ΔV。由于在功率调整介入之前，所述恒流控制模块102对充电电流进行恒流控制，所述电流采样信号VSENSE与所述恒流控制基准VREF_CC接近或相同，因此，所述特定值还可以为VSENSE+ΔV。由于ΔV的压差存在，使得未进行功率控制时的所述动态功率控制信号CTRL_DPM不会影响恒流控制环路的恒流控制基准。

在前级充电电压SYS高于阈值时，所述动态功率控制信号CTRL_DPM为特定值，大于所述恒流控制基准VREF_CC，所述恒流控制模块102对充电电流进行恒流控制；当前级充电电压SYS低于阈值时，所述动态功率控制信号CTRL_DPM在略高于所述恒流控制基准VREF_CC的特定值处很快下降至等于或小于所述恒流控制基准VREF_CC，最终取代所述恒流控制基准VREF_CC作为所述恒流控制模块102的有效电流控制基准，对充电电流进行控制。

请参考图5，为本发明一实施例的钳位单元的结构示意图。

所述钳位单元401包括：恒流源IB；电阻RTH一端连接至所述恒流源IB的输出端，另一端连接至晶体管MP1的源极，所述晶体管MP1的漏极连接至晶体管M1的源极，所述晶体管M1的漏极接地；所述恒流源IB的输出端还连接至晶体管MP2的源极，所述晶体管MP2的漏极连接至晶体管M2的源极，所述晶体管M2的漏极接地；所述晶体管M1的栅极和晶体管M2的栅极连接，并连接至所述晶体管MP1的漏极；所述晶体管MP1的栅极用于连接至电流采样信号VSENSE，所述晶体管MP2的栅极用于连接至所述动态功率控制信号CTRL_DPM。所述晶体管MP1和晶体管MP2为相同的PMOS晶体管，所述晶体管M1和晶体管M2为相同的NMOS晶体管。所述晶体管MP2的漏极还用于输出反馈信号OUT至所述第三误差放大单元，形成反馈环路。

该实施例中，在所述动态功率控制模块103介入之前，所述动态功率控制信号CTRL_DPM＝VSENSE+IB*RTH/2。另一实施例中，所述晶体管MP1的栅极还可以连接至所述恒流控制基准VREF_CC，所述动态功率控制信号CTRL_DPM＝VREF_CC+IB*RTH/2。

图5仅为所述钳位单元401的一种实现方式，本领域技术人员还可以选择其他合适的电路实现所述钳位单元401的钳位功能，在此不作限定。

请参考图6，为本发明另一实施例的充电控制电路的结构示意图。

所述充电电流输出模块101包括：功率晶体管MP，所述功率晶体管MP的源极连接至前级充电电压SYS，漏极用于连接至电池BATTERY，栅极连接至所述环路结合模块202的输出端，用于接收所述环路控制信号DRV。所述功率晶体管MP用于将所述前级充电电压SYS能量转化为充电电流ICHG输出至所述电池BATTERY。随着对电池充电的进行，电池电压BAT逐渐升高。

所述恒压控制模块201包括：第一误差放大单元OPA1和分压单元；所述分压单元用于对所述电池电压BAT进行采样，获得采样电池电压V_BAT；所述第一误差放大单元OPA1连接至所述分压单元的输出端，对所述采样电池电压V_BAT与预设的恒压基准电压VREF_CC进行误差放大，输出所述电压控制信号CTRL1。该实施例中，所述分压单元包括串联在所述电池端和接地端之间的电阻R1和电阻R2，以所述第三电阻R1和电阻R2之间连接端作为采样电池电压V_BAT的输出端。所述电池电压V_BAT＝BAT*R2/R1。所述第一误差放大单元OPA1的负输入端用于输入所述采样电池电压V_BAT，正输入端用于输入所述恒压基准电压VREF_CC，形成负反馈，随着所述采样电池电压V_BAT增大，输出的电压控制信号CTRL1增大。

所述恒流控制模块102包括：第二误差放大单元OPA2，用于接收所述动态功率控制信号CTRL_DPM、恒流控制基准VREF_CC以及电流采样信号VSENSE。该实施例中，所述第二误差放大单元OPA2的正输入端用于输入所述电流采样信号VSENSE，两个负输入端用于分别输入所述动态功率控制信号CTRL_DPM和所述恒流控制基准VREF_CC，以所述恒流控制基准VREF_CC和所述动态功率控制信号CTRL_DPM中的较小信号作为有效电流控制基准，将所述有效电流控制基准与所述电流采样信号VSENSE进行误差放大，输出所述电流控制信号CTRL2。该实施例中，所述两个负输出端分别连接至所述第二误差放大单元OPA2内部的两个PMOS管的栅极，其中较小的信号所连接的通路导通，从而使得VREF_CC和CTRL_DPM中较小的信号作为所述第二误差放大单元OPA2的有效电流控制基准。

所述环路结合模块202包括：第一二极管D1和第二二极管D2，所述第一二极管D1的阳极连接至所述第二二极管D2的阳极，并作为所述环路结合模块202的输出端；所述第一二极管D1的阴极连接至所述恒压控制模块201的输出端，所述第二二极管D2的阴极连接所述恒流控制模块102的输出端。

在充电初期，电池电压BAT较小，采样充电电压V_BAT小于所述恒压基准电压VREF_CC，所述第一误差放大单元OPA1输出的恒压控制信号CTRL1>CTRL2，第二二极管D2导通，由所述恒流控制模块102对所述充电电流输出模块101进行控制；当电池接近充充满，电池电压BAT较大，所述采样电池电压V_BAT接近或大于所述恒压基准电压VREF_CC，所述第一误差放大单元OPA1输出的电压控制信号CTRL1下降，当CTRL1＜CTRL2时，第一二极管D1导通，由所述恒压控制模块201对所述充电电流输出模块101进行恒压控制。

该实施例中，所述动态功率控制模块103在图5的结构基础上，进一步还包括补偿单元601和缓冲单元602；所述补偿单元601连接至所述第三误差放大器OPA3的输出端COM，用于对所述动态功率控制模块102提供补偿；所述缓冲单元602，连接在所述第三误差放大器OPA3和所述动态功率控制信号的输出端之间。

由于所述动态功率控制模块103和所述恒流控制模块102连接，两级运放连接，使得所述动态功率控制模块103的增益较大，为了提高环路的稳定性，需要对所述动态功率控制模块103进行补偿，改善信号的瞬态响应能力。

所述补偿单元601包括电容，在增益较大的情况下，通常需要采用较大的电容，才能够实现较好的补偿效果，但是较大的电容面积较大，影响电路的集成度。

在一个实施例中，为了减少实际电容的使用，节约电路面积，所述补偿单元601包括电容倍增电路。

请参考图7，为本发明一实施例的补偿单元的结构示意图。

所述补偿单元601包括电容倍增电路，具体的，包括：一端连接至第三误差放大单元OPA3输出端COM的电阻R4，所述电阻R4的另一端连接至运放OPA的输出端，所述运放OPA的正输入端通过一电容C1接地，负输入端通过一电阻R5连接至所述电容C1的正极，所述运放OPA的输出端连接至所述OPA的负输入端。

电容的计算方式如下：

其中c为电容值，q为电容极板的电荷，u为电容极板电压，ic为单位时间流向电容的电流，t为时间。

图7所示的电路结构中，流经电阻R4的电流ic’分流为ic1和ic2，

ic′＝ic1+ic2；

ic1＝gm*ic2*R5；

其中，gm为运放OPA的跨导。

进一步的，

ic′＝ic1+ic2＝ic2+gm*ic2*R5＝ic2*(1+gm*R5)

电容C1的电容值c1，

故：

所述补偿单元601实际补偿的有效电容ceff约为电容C1的gm*R5，可以极大的减少实际电容的使用。

在其他实施例中，所述补偿单元601也不采用电容倍增技术，所述补偿单元601可以包括依次串联连接于所述第三误差放大单元OPA3的输出端与接地端之间的电容和电阻。

请参考图8，为本发明一实施例的缓冲单元的结构示意图。

所述缓冲单元602包括源极跟随电路，具体的，包括：电阻R3，一端连接至电源电压VDD，另一端连接至晶体管M3的源极，所述晶体管M3的漏极连接至一接地恒流源I1，栅极连接至所述第三误差放大单元OPA3的输出端，以所述晶体管M3漏极作为所述动态功率控制信号CTRL_DPM的控制端。所述源极跟随电路具有输入电阻大、输出电阻小，放大倍数接近1的特征，可以在所述缓冲单元602前后级电路之间起到缓冲作用，并且能够使得输出的动态功率控制信号CTRL_DPM跟随COM端电压变化。

在其他实施例中，还可以采用其他具有缓冲性性能的电路作为缓冲单元602，例如电压跟随器等。

请参考图9，为本发明一实施例的恒流充电阶段进行功率控制的各信号的波形图。

在恒流充电阶段，由所述恒流控制模块102进行恒流控制，将充电电流稳定在设定充电电流ICHG_SETTING进行充电；当前级充电电压SYS在供电过程中，被下拉至阈值电压VTH_DPM以下，触发动态功率控制模块103介入，进行动态功率控制，所述动态功率控制模块103输出的动态功率控制信号CTRL_DPM自钳位电压VSENSE+ΔV下降至恒流控制模块102的恒流控制基准VREF_CC以下，通过所述恒流控制模块102控制充电电流ICHG下降，降低充电功率，使得前级充电电压SYS不再下降，并逐渐恢复至阈值电压VTH_DPM后，动态功率控制信号恢复至钳位电压VSENSE+ΔV，停止功率控制。所述恒流控制模块102恢复对充电电流ICHG的恒流控制，将充电电流ICHG恢复至设定充电店里ICHG_SETTING，前级充电电压SYS也逐渐恢复至初始电压。

请参考图10，为本发明另一实施例的充电控制电路的结构示意图。

该实施例中，所述充电控制电路还包括：温度控制模块1001，所述温度控制模块1001用于根据对电池温度采样获得的电池温度采样信号V_TEM，输出温度控制信号CTRL_TEM至所述恒流控制模块102，以控制所述有效电流控制基准。

随着充电过程的进行，电池温度会逐渐升高，当充电电流过大，或者长时间保持一较大电流时，电池温度可能会超出安全范围，导致电池发生损坏。因此，在一些实施例中，还在电流控制电路中加入温度控制模块1001，在电池温度过高的时候，控制充电电流下降，以降低电池温度。

可以通过温度传感，检测电池温度，并转换为电信号，对所述电信号处理后获得电池温度采样信号V_TEM。所述温度控制模块1001用于将所述电池温度采样信号V_TEM与阈值温度对应的温度控制基准VREF_TEM进行误差放大，输出温度控制信号CTRL_TEM，输入至所述恒流控制模块102。该实施例中，将所述温度控制信号CTRL_TEM输入至所述恒流控制模块102的负输入端，当电池温度采样信号V_TEM大于温度控制基准VREF_TEM时，输出的温度控制信号CTRL_TEM下降，当温度控制信号CTRL_TEM下降至小于所述动态功率控制信号CTRL_DPM和所述恒流控制基准VREF_CC时，以所述温度控制信号CTRL_TEM作为恒流控制模块的基准信号，对充电电流进行控制，降低充电电流，直至电池温度下降至阈值温度，从而实现对电池温度的控制。

所述温度控制模块1001连接至所述恒流控制模块102的输入端，因此，不会增加在所述环路结合模块202处的连接环路数量，避免增加各个控制环路之间的串扰，提高充电控制过程的稳定性及准确性。

在其他实施例中，还可以根据电路需求，在所述恒流控制模块或者恒压控制模块的输入端增加其他环路控制模块，以实现对充电过程更多维度的控制。

本发明的实施例还提供一种充电控制电路的充电控制方法。

请参考图11，为本发明一实施例的充电控制方法的流程示意图。

该实施例中，所述充电控制方法包括：

步骤S1101:接收前级充电电压，并输出充电电流。

所述前级充电电压SYS用于提供能量，转换成充电电流输出至电池，给电池充电。

步骤S1102：对充电电流进行采样获得电流采样信号。

可以通过对充电电流进行采样，获得采样电流后，将采样电流转换为电压信号，作为电流采样信号；在一些实施例中，也可以直接以采样电流作为电流采样信号。

步骤S1103：根据有效电流控制基准以及所述电流采样信号，输出电流控制信号，以调整所述充电电流。

可以通过对所述电流采样信号与所述有效电流控制基准进行误差放大，输出电流控制信号，将所述充电电流调整至所述有效电流控制基准对应的电流值。

步骤S1104：根据所述前级充电电压输出动态功率控制信号，所述动态功率控制信号用于调整所述有效电流控制基准。

根据所述前级充电电压输出动态功率控制信号的方法包括：对所述前级充电电压进行采样获得前级采样电压；对所述前级采样电压与预设的功率控制阈值电压进行误差放大，输出所述动态功率控制信号。当前级采样电压下降至小于阈值电压，动态功率控制信号下降。

调整所述有效电流控制基准的方法包括：以恒流控制基准和所述动态功率控制信号中的较小信号作为有效电流控制基准。在前级充电电压大于阈值时，所述动态功率控制信号大于恒流控制基准，对所述采样电流信号与所述恒流控制基准进行误差放大，输出电流控制信号，将充电电流控制在恒流控制基准对应的电流值附近。当前级充电电压小于阈值时，所述动态功率控制信号下降，当下降至小于恒流控制基准时，以所述动态功率控制信号作为有效电流控制基准，将采样电流信号与所述有效电流控制基准进行误差放大，输出的电流控制信号下降，控制所述充电电流下降，降低充电功率，直至前级电压停止下降并恢复至阈值电压以上。

为了提高功率控制的介入速率，在一些实施例中，还可以对所述动态功率控制信号进行钳位，将前级充电电压高于阈值电压时的动态功率控制信号钳位在一个特定值的附近，当前级充电电压下降至阈值电压以下时，所述动态功率控制信号可以在该特定值基础上进行下降。所述特定值可以略高于所述恒流控制基准VREF_CC，例如所述特定值可以为VREF_CC+ΔV或VSENSE+ΔV，从而使得所述动态功率控制信号很快下降至恒流控制基准以下。

在一个实施例中，所述电流控制方法还包括：根据所述电池电压，输出电压控制信号；根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出环路控制信号，实现对充电电流和电池电压的控制。

在一个实施例中，根据充电过程中的电池电压，输出电压控制信号的方法包括：对电池电压进行采样，获得采样电池电压；将所述采样电池电压与预设的恒压基准电压进行误差放大，输出所述电压控制信号。

根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出环路控制信号的方法包括：将所述电压控制信号与所述电流控制信号进行比较，输出两者中较小的信号作为所述环路控制信号。

当采样电池电压小于恒压基准电压时，电压控制信号大于电流控制信号，以电流控制信号作为环路控制信号，对充电电流进行恒流或动态功率控制；当采样电池电压大于恒压基准电压时，电压控制信号下降，当下降至电流控制信号时，以所述电压控制信号作为环路控制信号，对充电电压进行恒压控制。

上述充电控制方法中，仅需要选择电压控制信号和电流控制信号中的较小信号作为环路控制信号，由于电压控制信号和电流控制信号的变化频率相差较大，因此，在选择环路控制信号时，不易发生串扰，从而可以提高充电控制的稳定性和准确性。

本发明的实施例还提供一种电子设备，包括：电池，以及上述实施例中所述的充电控制电路；所述电池的电流输入端连接至所述充电控制电路的充电电流输出端。通过所述充电控制电路对电池的充电电流和电池电压进行控制，可以实现对充电过程的动态功率控制，减少各控制环路之间的串扰，使得所述动态功率控制获得更高增益的同时，具有更小的阈值失调，实现更精准的充电控制。

本发明的实施例还提供一种电子设备的充电方法，用于对所述电子设备的电池进行充电池，包括采用上述实施例中的充电控制方法对充电电流和充电电压进行控制，实现对充电过程的动态功率控制，同时减少各控制环路之间的串扰，使得所述动态功率控制获得更高增益的同时，具有更小的阈值失调，更精准的充电控制。

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效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (20)

1.一种充电控制电路，其特征在于，包括：

充电电流输出模块，所述充电电流输出模块的输入端用于输入前级充电电压，输出端用于连接至电池，输出充电电流；

恒流控制模块，用于根据有效电流控制基准以及对所述充电电流进行采样获得的电流采样信号，输出电流控制信号至所述充电电流输出模块；

动态功率控制模块，与所述恒流控制模块连接，用于根据所述前级充电电压输出动态功率控制信号至所述恒流控制模块，以调整所述有效电流控制基准。

2.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：恒压控制模块，用于根据充电过程中的电池电压，输出电压控制信号；环路结合模块，连接至所述恒流控制模块和所述恒压控制模块，用于根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出环路控制信号至所述充电电流输出模块，以实现对充电电流的控制。

3.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述动态功率控制模块包括：采样单元和第三误差放大单元；所述采样单元用于对所述前级充电电压进行采样获得前级采样电压；所述第三误差放大单元用于对所述前级采样电压和预设的功率控制阈值电压进行误差放大，输出所述动态功率控制信号。

4.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，所述动态功率控制模块还包括：钳位单元，连接至所述第三误差放大单元的输出端，用于对所述动态功率控制信号进行钳位。

5.根据权利要求3所述的充电控制电路，其特征在于，所述动态功率控制模块还包括补偿单元和缓冲单元；所述补偿单元连接至所述第三误差放大器的输出端，用于对所述动态功率控制模块提供补偿；所述缓冲单元，连接在所述第三误差放大器和所述动态功率控制模块的输出端之间，用于对所述的第三误差放大器输出的信号进行缓冲后输出至所述输出端。

6.根据权利要求5所述的充电控制电路，其特征在于，所述补偿单元包括电容倍增电路；所述缓冲单元包括源极跟随电路。

7.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，所述恒流控制模块包括：第二误差放大单元，用于接收所述动态功率控制信号、恒流控制基准以及电流采样信号，以所述恒流控制基准和所述动态功率控制信号中的较小信号作为有效电流控制基准，将所述有效电流控制基准与所述电流采样信号进行误差放大，输出所述电流控制信号。

8.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述环路结合模块用于将所述电压控制信号与所述电流控制信号进行比较，输出两者中较小的信号作为所述环路控制信号。

9.根据权利要求8所述的充电控制电路，其特征在于，所述环路结合模块包括：第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的阳极连接至所述第二二极管的阳极，并作为所述环路结合模块的输出端；所述第一二极管的阴极连接至所述恒压控制模块的输出端，所述第二二极管的阴极连接所述恒流控制模块的输出端。

10.根据权利要求2所述的充电控制电路，其特征在于，所述充电电流输出模块包括：功率晶体管，所述功率晶体管的源极连接至前级充电电压，漏极用于连接至电池，栅极连接至所述环路结合模块的输出端，用于接收所述环路控制信号。

11.根据权利要求1所述的充电控制电路，其特征在于，还包括：温度控制模块，与所述恒流控制模块连接，用于采样电池温度获得电池温度采样信号，并根据所述电池温度采样信号输出温度控制信号至所述恒流控制模块，以控制所述有效电流控制基准。

12.一种充电控制电路的充电控制方法，其特征在于，包括：

接收前级充电电压，并向电池输出充电电流；

对充电电流进行采样获得电流采样信号；

根据有效电流控制基准以及所述电流采样信号，输出电流控制信号以调整所述充电电流；

根据所述前级充电电压输出动态功率控制信号以用于调整所述有效电流控制基准。

13.根据权利要求12所述的充电控制方法，其特征在于，还包括：

根据电池电压，输出电压控制信号；根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出环路控制信号；根据所述环路控制信号实现对充电电流的控制。

14.根据权利要求12所述的充电控制方法，其特征在于，根据所述前级充电电压输出动态功率控制信号的步骤包括：对所述前级充电电压进行采样获得前级采样电压；对所述前级采样电压与预设的功率控制阈值电压进行误差放大，输出所述动态功率控制信号。

15.根据权利要求12所述的充电控制方法，其特征在于，还包括对所述动态功率控制信号进行钳位。

16.根据权利要求12所述的充电控制方法，其特征在于，调整所述有效电流控制基准的步骤包括：以恒流控制基准和所述动态功率控制信号中的较小信号作为有效电流控制基准；根据有效电流控制基准以及所述电流采样信号，输出电流控制信号的步骤包括：将有效电流控制基准与所述电流采样信号进行误差放大，输出所述电流控制信号。

17.根据权利要求13所述的充电控制方法，其特征在于，根据所述电流控制信号和所述电压控制信号，输出环路控制信号的步骤包括：将所述电压控制信号与所述电流控制信号进行比较，输出两者中较小的信号作为所述环路控制信号。

18.根据权利要求13所述的充电控制方法，其特征在于，还包括：

采样电池温度获得电池温度采样信号，并根据所述电池温度采样信号输出温度控制信号，以控制所述有效电流控制基准。

19.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至11中任一项所述的充电控制电路；

电池，所述电池的电流输入端连接至所述充电控制电路的充电电流输出端。

20.一种电子设备的充电方法，用于对所述电子设备的电池进行充电池，其特征在于，包括：采用权利要求12至18中任一项所述的充电控制方法对充电过程进行控制。

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