CN112186835B - 一种充电电路 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种充电电路包括：栅极电压电路、栅极电压保护电路、电流限制电路、反向保护电路、过压保护电路和通路电路；所述栅极电压电路与所述电流限制电路、通路电路、栅极电压保护电路以及反向保护电路连接；所述电流限制电路与所述反向保护电路、栅极电压保护电路、过压保护电路以及通路电路连接；所述栅极电压保护电路与所述过压保护电路和通路电路连接；所述通路电路与所述过压保护电路连接。通过电流限制电路限制电流大小，能够减小电路的功耗，防止电路损坏；过压保护电路能够保护充电电路不因过压而损坏；反向保护电路能够防止电流从输出端反向流到输入，使充电电路正常且稳定的工作。

Description

一种充电电路
技术领域
本申请涉及电路领域，尤其涉及一种充电电路。
背景技术
现有的充电电路，在刚起电的时候，由于输出端的电压比较小，如果不限流，充电电流会很大，不稳定，并且大电流会导致内部电路产生很大功耗，进而可能损坏充电电路。并且，当输出电压参考地缓慢上升，输出电压比电源电压只有高出几毫伏时，反向保护往往不起作用，导致输出向电源放电，使输出相对输出电压参考地的电位差降低，使后面电路不能正常工作。
综上所述，需要提供一种能够进行稳定的充电工作、功耗小且不会损坏充电电路的充电电路。
发明内容
为解决以上问题，本申请提出了一种充电电路，包括：栅极电压电路、栅极电压保护电路、电流限制电路、反向保护电路、过压保护电路和通路电路；
所述栅极电压电路与所述电流限制电路、通路电路、栅极电压保护电路以及反向保护电路连接；
所述电流限制电路与所述反向保护电路、栅极电压保护电路、过压保护电路以及通路电路连接；所述栅极电压保护电路与所述过压保护电路和通路电路连接；
所述通路电路与所述过压保护电路连接。
优选地，所述栅极电压电路，包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管；
所述第一MOS管的源端和第二MOS管的源端连接，所述第一MOS管的漏端和栅端均与所述第二MOS管的栅端连接，所述第一MOS管的漏端还与第三MOS管的源端连接；
所述第二MOS管的漏端与所述第四MOS管的源端连接；
所述第三MOS管的栅端和漏端均与所述第四MOS管的栅端连接，所述第三MOS管的漏端还与所述第六MOS管的漏端连接；
所述第四MOS管的漏端与所述电流限制电路、栅极电压保护电路、通路电路以及反向保护电路连接；
所述第六MOS管的栅端与工作电压端连接，源端与所述第五MOS管的漏端连接；
所述第五MOS管的栅端与所述电流限制电路连接，源端与接地端连接。
优选地，所述栅极电压保护电路，包括：第七MOS管和第八MOS管；
所述第七MOS管的源端与所述栅极电压电路的第四MOS管的漏极、过压保护电路以及通路电路连接，漏端和栅端均与所述第八MOS管的源端连接；
第八MOS管的漏端和栅端均连接所述通路电路。
优选地，所述通路电路，包括：第九MOS管和第十MOS管；
所述第九MOS管的栅端与所述第七MOS管的源端、第十MOS管的栅端以及第四MOS管的漏端连接，源端与所述第八MOS管的漏端和栅端、第十MOS管的源端以及电流限制电路连接，漏端与所述过压保护电路连接。
优选地，所述反向保护电路，包括：第一电阻、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管和第十六MOS管；
所述第一电阻的一端与所述第十MOS管的漏端连接，另一端与第十二MOS管的栅端和源端连接；
所述第十一MOS管的漏端和栅端均与所述第四MOS管的漏端连接，源端与所述第十三MOS管的源端以及栅端连接；
所述第十二MOS管的漏端与所述十三MOS管的漏端以及第十四MOS管的漏端连接；
所述第十四MOS管的栅端与工作电压端连接，源端与所述第十五MOS管的漏端连接；
所述第十五MOS管的源端和第十六MOS管的源端均连接接地端；
所述第十六MOS管的漏端还输入偏置电流。
优选地，所述电流限制电路包括：第十七MOS管、第十八MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二十一MOS管和第二十二MOS管；
所述第十七MOS管的源端与所述第十MOS管的栅端、第十九MOS管的源端、第七MOS管的源端以及所述过压保护电路连接，栅端与所述第二十MOS管的栅端和漏端，以及第二十一MOS管的漏端连接，漏端与所述第十八MOS管的漏端以及栅端连接；
所述第十八MOS管的源端与所述第十MOS管的源端以及第九MOS管的源端连接；
所述第十九MOS管的栅端和漏端均与第二十MOS管的源端连接；
所述第二十一MOS管的源端与第二十二MOS管的漏端连接，栅端输入启动信号。
优选地，所述过压保护电路包括：第二电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二十三MOS管、第二十四MOS管、第二十五MOS管、第二十六MOS管、第二十七MOS管、第二十八MOS管、第二十九MOS管和第三十MOS管；
所述第二电阻与所述第九MOS管的漏端以及输出端连接，另一端与所述第二稳压二极管的负极连接；
所述第二稳压二极管的正极与第三十MOS管的漏端以及栅端连接；
所述第三十MOS管的源端与所述第二十三的漏端和栅端以及第二十四MOS管的栅端连接；
第二十三MOS管的源极与第二十四MOS管的源端以及第二十九MOS管的源端连接；
所述第二十四MOS管的漏端与所述第一稳压二极管的正极以及第二十七MOS管的漏端和栅端连接；
所述第二十五MOS管的漏端和栅端与所述第十九MOS管的源端连接，源端与所述第二十六MOS管的栅端和漏端连接；
所述第二十六MOS管的源端与第一稳压二极管的负极连接；
所述第二十七MOS管的源端与所述第二十八MOS管的漏端以及栅端连接；
所述第二十八MOS管的源端与所述第二十九MOS管的漏端以及栅端连接。
优选地，还包括第一电容；
所述第一电容的一端与所述输出端连接，另一端与第二十三MOS管的源极连接。
优选地，所述第五MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管、第二十二MOS管、第二十三MOS管、第二十四MOS管、第二十五MOS管、第二十六MOS管、第二十七MOS管、第二十八MOS管、第二十九MOS管和第三十MOS管，均为N型MOS管；
所述第四MOS管为P型高压MOS管；
所述第六MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管和第二十一MOS管均为N型高压MOS管。
优选地，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第十九MOS管、和第二十MOS管均为P型MOS管。
本申请的优点在于：通过电流限制电路限制电流大小，能够减小电路的功耗，防止电路损坏；过压保护电路能够保护充电电路不因过压而损坏；反向保护电路能够防止电流从输出端反向流到输入，使充电电路正常且稳定的工作。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选事实方案的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请提供的一种充电电路的模块示意图；
图2是本申请提供的一种充电电路的原理图。
附图标记说明
101栅极电压电路 102栅极电压保护电路
103电流限制电路 104反向保护电路
105过压保护电路 106通路电路
R1第一电阻 R2第二电阻
D1第一稳压二极管 D2第二稳压二极管
Q1第一MOS管 Q2第二MOS管
Q3第三MOS管 Q4第四MOS管
Q5第五MOS管 Q6第六MOS管
Q7第七MOS管 Q8第八MOS管
Q9第九MOS管 Q10第十MOS管
Q11第十一MOS管 Q12第十二MOS管
Q13第十三MOS管 Q14第十四MOS管
Q15第十五MOS管 Q16第十六MOS管
Q17第十七MOS管 Q18第十八MOS管
Q19第十九MOS管 Q20第二十MOS管
Q21第二十一MOS管 Q22第二十二MOS管
Q23第二十三MOS管 Q24第二十四MOS管
Q5第二十五MOS管 Q26第二十六MOS管
Q27第二十七MOS管 Q28第二十八MOS管
Q29第二十九MOS管 Q30第三十MOS管
VDD工作电压 Vbst充电电压
Vsup电源电压 VCP电荷泵电压
Srce输出电压参考地 Iref偏置电流
startup启动信号
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
第一方面，根据本申请的实施方式，提出一种充电电路，如图1所示，包括：栅极电压电路101、栅极电压保护电路102、电流限制电路103、反向保护电路104、过压保护电路105和通路电路106。
栅极电压电路101与电流限制电路103、通路电路106、栅极电压保护电路102以及反向保护电路104连接。电流限制电路103与反向保护电路104、栅极电压保护电路102、过压保护电路105以及通路电路106连接；栅极电压保护电路102与过压保护电路105和通路电路106连接。通路电路106与过压保护电路105连接。
如图2所示，栅极电压电路101，包括：第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第四MOS管Q4、第五MOS管Q5和第六MOS管Q6。
第一MOS管Q1的源端和第二MOS管Q2的源端连接，第一MOS管Q1的漏端和栅端均与第二MOS管Q2的栅端连接，第一MOS管Q1的漏端还与第三MOS管Q3的源端连接。第二MOS管Q2的漏端与第四MOS管Q4的源端连接。第三MOS管Q3的栅端和漏端均与第四MOS管Q4的栅端连接，第三MOS管Q3的漏端还与第六MOS管Q6的漏端连接。第四MOSQ4管的漏端与电流限制电路103、栅极电压保护电路102、通路电路106以及反向保护电路104连接。第六MOS管Q6的栅端与工作电压VDD端连接，源端与第五MOS管Q5的漏端连接。第五MOS管Q5的栅端与电流限制电路103连接，源端与接地端连接。第一MOS管Q1的源端和第二MOS管Q2的源端均施加电荷泵电压VCP。
如图2所示，栅极电压保护电路102，包括：第七MOS管Q7和第八MOS管Q8。第七MOS管Q7的源端与栅极电压电路101的第四MOS管Q4的漏极、过压保护电路105以及通路电路106连接，漏端和栅端均与第八MOS管Q8的源端连接。第八MOS管Q8的漏端和栅端均连接通路电路106。
如图2所示，通路电路106，包括：第九MOS管Q9和第十MOS管Q10。第九MOS管Q9的栅端与第七MOS管Q7的源端、第十MOSQ10管的栅端以及第四MOS管Q4的漏端连接，源端与第八MOS管Q8的漏端和栅端、第十MOS管Q10的源端以及电流限制电路103连接，漏端与过压保护电路105连接。第十MOS管Q10的漏极和与其相连接的第一电阻R1的一端均施加电源电压Vsup。
如图2所示，反向保护电路104，包括：第一电阻R1、第十一MOS管Q11、第十二MOS管Q12、第十三MOS管Q13、第十四MOS管Q14、第十五MOS管Q15和第十六MOS管Q16。
第一电阻R1的一端与第十MOS管Q10的漏端连接，另一端与第十二MOS管Q12的栅端和源端连接。第十一MOS管Q11的漏端和栅端均与第四MOS管Q4的漏端连接，源端与第十三MOS管Q13的源端以及栅端连接。第十二MOS管Q12的漏端与十三MOS管的漏端以及第十四MOS管Q14的漏端连接。第十四MOS管Q14的栅端与工作电压VDD端连接，用于向第十四MOS管Q14的栅端施加工作电压VDD，源端与第十五MOS管Q15的漏端连接。第十五MOS管Q15的源端和第十六MOS管Q16的源端均连接接地端。第十六MOS管Q16的漏端还输入偏置电流Iref。
反向保护电路104能够在输出电压参考地Srce升高时，保证输出的充电电压Vbst上的电荷不被泄放掉，从而使被供电电路正常工作。
如图2所示，电流限制电路103包括：第十七MOS管Q17、第十八MOS管Q18、第十九MOS管Q19、第二十MOS管Q20、第二十一MOS管Q21和第二十二MOS管Q22。
第十七MOS管Q17的源端与第十MOS管Q10的栅端、第十九MOS管Q19的源端、第七MOS管Q7的源端以及过压保护电路连接，栅端与第二十MOS管Q20的栅端和漏端，以及第二十一MOS管Q21的漏端连接，漏端与第十八MOS管Q18的漏端以及栅端连接。第十八MOS管Q18的源端与第十MOS管Q10的源端以及第九MOS管Q9的源端连接。第十九MOS管Q19的栅端和漏端均与第二十MOS管Q20的源端连接。第二十一MOS管Q21的源端与第二十二MOS管Q22的漏端连接，栅端输入启动信号startup。
如图2所示，过压保护电路105包括：第二电阻R2、第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2、第二十三MOS管Q23、第二十四MOS管Q24、第二十五MOS管Q25、第二十六MOS管Q26、第二十七MOS管Q27、第二十八MOS管Q28、第二十九MOS管Q29和第三十MOS管Q30。
第二电阻R2与第九MOS管Q9的漏端以及输出端连接，另一端与第二稳压二极管D2的负极连接。其中，输出端用于输出充电电压Vbst。第二稳压二极管D2的正极与第三十MOS管Q30的漏端以及栅端连接。第三十MOS管Q30的源端与第二十三的漏端和栅端以及第二十四MOS管Q24的栅端连接。第二十三MOS管Q23的源极与第二十四MOS管Q24的源端以及第二十九MOS管Q29的源端连接。第二十四MOS管Q24的漏端与第一稳压二极管D1的正极以及第二十七MOS管Q27的漏端和栅端连接。第二十五MOS管Q25的漏端和栅端与第十九MOS管Q19的源端连接，源端与第二十六MOS管Q26的栅端和漏端连接。第二十六MOS管Q26的源端与第一稳压二极管D1的负极连接。第二十七MOS管Q27的源端与第二十八MOS管Q28的漏端以及栅端连接。第二十八MOS管Q28的源端与第二十九MOS管Q29的漏端以及栅端连接。第一稳压二极管D1和第二稳压二极管D2均为稳压稳压二极管。
输出的充电电压(输出电压)Vbst相对输出电压参考地Srce，是一个比较稳定的电压，如果由于某种原因如电源电压Vsup增大，使得Vbst-Srce大于设定的电压，过压保护电路105能够使充电电路自动关闭，从而保护被供电电路不会被过压损坏。
通过反向保护电路104，过压保护电路105和电流限制电路103，使得本申请的充电电路不会因为过流过压被损坏，即使在输出的充电电压Vbst>电荷泵电压VCP时，也能输出稳定电压(即Vbst-Srce的电压)，从而保证被供电电路能正常工作。
如图2所示，本申请的实施方式还包括第一电容。第一电容的一端与输出端连接，另一端与第二十三MOS管Q23的源极连接。
第五MOS管Q5、第十五MOS管Q15、第十六MOS管Q16、第二十二MOS管Q22、第二十三MOS管Q23、第二十四MOS管Q24、第二十五MOS管Q25、第二十六MOS管Q26、第二十七MOS管Q27、第二十八MOS管Q28、第二十九MOS管Q29和第三十MOS管Q30，均为N型MOS管。
第四MOS管Q4为P型高压MOS管。第六MOS管Q6、第九MOS管Q9、第十MOS管Q10、第十一MOS管Q11、第十二MOS管Q12、第十三MOS管Q13、第十四MOS管Q14、第十八MOS管Q18和第二十一MOS管Q21均为N型高压MOS管。
第一MOS管Q1、第二MOS管Q2、第三MOS管Q3、第七MOS管Q7、第八MOS管Q8、第十七MOS管Q17、第十九MOS管Q19、和第二十MOS管Q20均为P型MOS管。
本申请的实施方式能够用在自举电路中。在输出的充电电压Vbst<电源电压Vsup的时候，电源电压Vsup给输出的充电电压Vbst充电，当输出的充电电压Vbst>电源电压Vsup时，充电自动结束，不会有电流反向从Vbst注入到Vsup，但是，当再次出现Vbst<Vsup的时候，Vsup又能非常快速给Vbst充电。
本申请的方法中，通过电流限制电路限制电流大小，能够减小电路的功耗，防止电路损坏；过压保护电路能够保护充电电路不因过压而损坏；反向保护电路能够防止电流从输出端反向流到输入(施加电源电压Vsup的端)，使充电电路正常且稳定的工作。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种充电电路，其特征在于，包括：栅极电压电路、栅极电压保护电路、电流限制电路、反向保护电路、过压保护电路和通路电路；
所述栅极电压电路与所述电流限制电路、通路电路、栅极电压保护电路以及反向保护电路连接；
所述电流限制电路与所述反向保护电路、栅极电压保护电路、过压保护电路以及通路电路连接；所述栅极电压保护电路与所述过压保护电路和通路电路连接；
所述通路电路与所述过压保护电路连接；
其中，所述栅极电压电路，包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管和第六MOS管；所述第一MOS管的源端和第二MOS管的源端连接，所述第一MOS管的漏端和栅端均与所述第二MOS管的栅端连接，所述第一MOS管的漏端还与第三MOS管的源端连接；所述第二MOS管的漏端与所述第四MOS管的源端连接；所述第三MOS管的栅端和漏端均与所述第四MOS管的栅端连接，所述第三MOS管的漏端还与所述第六MOS管的漏端连接；所述第四MOS管的漏端与所述电流限制电路、栅极电压保护电路、通路电路以及反向保护电路连接；所述第六MOS管的栅端与工作电压端连接，源端与所述第五MOS管的漏端连接；所述第五MOS管的栅端与所述电流限制电路连接，源端与接地端连接。
2.如权利要求1所述的充电电路，其特征在于，所述栅极电压保护电路，包括：第七MOS管和第八MOS管；
所述第七MOS管的源端与所述栅极电压电路的第四MOS管的漏极、过压保护电路以及通路电路连接，漏端和栅端均与所述第八MOS管的源端连接；
第八MOS管的漏端和栅端均连接所述通路电路。
3.如权利要求2所述的充电电路，其特征在于，所述通路电路，包括：第九MOS管和第十MOS管；
所述第九MOS管的栅端与所述第七MOS管的源端、第十MOS管的栅端以及第四MOS管的漏端连接，源端与所述第八MOS管的漏端和栅端、第十MOS管的源端以及电流限制电路连接，漏端与所述过压保护电路连接。
4.如权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述反向保护电路，包括：第一电阻、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管、第十五MOS管和第十六MOS管；
所述第一电阻的一端与所述第十MOS管的漏端连接，另一端与第十二MOS管的栅端和源端连接；
所述第十一MOS管的漏端和栅端均与所述第四MOS管的漏端连接，源端与所述第十三MOS管的源端以及栅端连接；
所述第十二MOS管的漏端与所述十三MOS管的漏端以及第十四MOS管的漏端连接；
所述第十四MOS管的栅端与工作电压端连接，源端与所述第十五MOS管的漏端连接；
所述第十五MOS管的源端和第十六MOS管的源端均连接接地端；
所述第十六MOS管的漏端还输入偏置电流。
5.根据权利要求3所述的充电电路，其特征在于，所述电流限制电路包括：第十七MOS管、第十八MOS管、第十九MOS管、第二十MOS管、第二十一MOS管和第二十二MOS管；
所述第十七MOS管的源端与所述第十MOS管的栅端、第十九MOS管的源端、第七MOS管的源端以及所述过压保护电路连接，栅端与所述第二十MOS管的栅端和漏端，以及第二十一MOS管的漏端连接，漏端与所述第十八MOS管的漏端以及栅端连接；
所述第十八MOS管的源端与所述第十MOS管的源端以及第九MOS管的源端连接；
所述第十九MOS管的栅端和漏端均与第二十MOS管的源端连接；
所述第二十一MOS管的源端与第二十二MOS管的漏端连接，栅端输入启动信号。
6.如权利要求5所述的充电电路，其特征在于，所述过压保护电路包括：第二电阻、第一稳压二极管、第二稳压二极管、第二十三MOS管、第二十四MOS管、第二十五MOS管、第二十六MOS管、第二十七MOS管、第二十八MOS管、第二十九MOS管和第三十MOS管；
所述第二电阻与所述第九MOS管的漏端以及输出端连接，另一端与所述第二稳压二极管的负极连接；
所述第二稳压二极管的正极与第三十MOS管的漏端以及栅端连接；
所述第三十MOS管的源端与所述第二十三的漏端和栅端以及第二十四MOS管的栅端连接；
第二十三MOS管的源极与第二十四MOS管的源端以及第二十九MOS管的源端连接；
所述第二十四MOS管的漏端与所述第一稳压二极管的正极以及第二十七MOS管的漏端和栅端连接；
所述第二十五MOS管的漏端和栅端与所述第十九MOS管的源端连接，源端与所述第二十六MOS管的栅端和漏端连接；
所述第二十六MOS管的源端与第一稳压二极管的负极连接；
所述第二十七MOS管的源端与所述第二十八MOS管的漏端以及栅端连接；
所述第二十八MOS管的源端与所述第二十九MOS管的漏端以及栅端连接。
7.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，还包括第一电容；
所述第一电容的一端与所述输出端连接，另一端与第二十三MOS管的源极连接。
8.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，
所述第五MOS管、第十五MOS管、第十六MOS管、第二十二MOS管、第二十三MOS管、第二十四MOS管、第二十五MOS管、第二十六MOS管、第二十七MOS管、第二十八MOS管、第二十九MOS管和第三十MOS管，均为N型MOS管；
所述第四MOS管为P型高压MOS管；
所述第六MOS管、第九MOS管、第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管和第二十一MOS管均为N型高压MOS管。
9.如权利要求6所述的充电电路，其特征在于，所述第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第七MOS管、第八MOS管、第十九MOS管、和第二十MOS管均为P型MOS管。
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