CN114142578A - Eoc电流设置电路、芯片及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种EOC电流设置电路、芯片及电子设备，该电路包括：恒流电路、恒压电路、控制电路和电流调整电路，控制电路的第二输入端连接n个驱动信号，电流调整电路的第一输出端连接恒流电路的第一输入端，电流调整电路的第二输出端分别连接恒流电路的第二输入端和恒压电路的第一输入端，电流调整电路的第三输出端连接恒压电路的第二输入端，恒流电路的第二输出端连接控制电路的第四输入端。在本申请中控制电路通过n个驱动信号、恒流电路输出的电压信号和使能信号EN控制恒压电路或恒流电路的驱动电压。在恒流恒压充电过程中，增加驱动电压来降低EOC电流门限的失配比，提高EOC电流门限精度，进而提高电池充电效果。

Description

EOC电流设置电路、芯片及电子设备

技术领域

本申请涉及LED技术领域，尤其涉及一种EOC电流设置电路、芯片及电子设备。

背景技术

在电池充电电源管理芯片中，为了防止电池过充会对电池充电的电压和电流进行限定。电流限定的方法包括充电结束（End of charge，EOC）保护和过流保护电路（OverCurrent Protection，OCP)。在EOC保护中，会将电池充电的功率管与采样管保持为恒定尺寸，进而使充电电流与采样电流具有固定比例，从而通过采样电流的判断来实现充电电流按预期关断。

在电池线性充电电源管理中，恒压充电阶段的充电电流会逐渐下降，当其降低到一定数值时，为了保护电池，会关闭充电电流。若电池充电恒流（CC）数值与EOC数值比例固定、CC值减小，或者CC值与EOC值比例增大，CC值不变，会使得EOC电流门限变小，从而造成EOC电流精度差的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种EOC电流设置电路、芯片及电子设备，能够提高EOC电流门限精度，进而提高电池充电效果。

第一方面，本申请实施例提供的一种EOC电流设置电路，所述EOC电流设置电路包括恒流电路、恒压电路、控制电路和电流调整电路，所述电流调整电路的输入端连接VDD，所述控制电路的第一输入端连接使能信号EN，所述控制电路的第二输入端连接n个驱动信号，所述控制电路的输出端连接所述电流调整电路的控制端，所述电流调整电路的第一输出端连接所述恒流电路的第一输入端，所述电流调整电路的第二输出端分别连接所述恒流电路的第二输入端和所述恒压电路的第一输入端，所述电流调整电路的第三输出端连接所述恒压电路的第二输入端，所述恒流电路的第一输出端和所述恒压电路的第一输出端均连接所述控制电路的第三输入端，所述恒流电路的第二输出端连接所述控制电路的第四输入端，所述n为正整数；

所述控制电路用于根据第一信号、所述n个驱动信号和所述使能信号EN控制所述恒压电路或所述恒流电路的驱动电压，以降低EOC电流门限的失配比，所述第一信号为所述恒流电路的第二输出端输出的电压信号。

第二方面，本申请实施例提供一种芯片，所述芯片包括第一方面所述的EOC电流设置电路。

第三方面，本申请实施例提供电子设备，所述电子设备包括上述第一方面所述的EOC电流设置电路或上述第二方面所述的芯片。

本申请提出的EOC电流设置电路，包括恒流电路、恒压电路、控制电路和电流调整电路，所述电流调整电路的输入端连接VDD，控制电路的第一输入端连接使能信号EN，控制电路的第二输入端连接n个驱动信号，控制电路的输出端连接电流调整电路的控制端，电流调整电路的第一输出端连接恒流电路的第一输入端，电流调整电路的第二输出端分别连接恒流电路的第二输入端和恒压电路的第一输入端，电流调整电路的第三输出端连接恒压电路的第二输入端，恒流电路的第一输出端和恒压电路的第一输出端均连接控制电路的第三输入端，恒流电路的第二输出端连接控制电路的第四输入端。在本申请中控制电路通过n个驱动信号、恒流电路输出的电压信号和使能信号EN控制恒压电路或恒流电路的驱动电压。在恒流恒压充电过程中，增加驱动电压来降低EOC电流门限的失配比，提高EOC电流门限精度，进而提高电池充电效果。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种EOC电流设置电路的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的另一种EOC电流设置电路的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种电流调整电路400的结构示意图；

图4是本申请实施例提供的一种基本电流镜的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的一种恒流电路100的结构示意图；

图6是本申请实施例提供的一种恒压电路200的结构示意图；

图7是本申请实施例提供的另一种恒压电路200的结构示意图；

图8是本申请实施例提供的一种控制电路300的结构示意图；

图9是本申请实施例提供的另一种EOC电流设置电路的结构示意图。

具体实施方式

为了本技术领域人员更好理解本申请的技术方案，下面结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的部分实施例，而并非全部的实施例。基于本申请实施例的描述，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请所保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、软件、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是还包括没有列出的步骤或单元，或还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面结合附图对本申请实施例进行介绍，附图中相交导线的交叉处有圆点表示导线相接，交叉处无圆点表示导线不相接。

在电池线性充电电源管理中，恒压充电阶段的充电电流会逐渐下降，当其降低到一定数值时，为了保护电池，会关闭充电电流。若电池充电恒流（CC）数值与EOC数值比例固定、CC值减小，或者CC值与EOC值比例增大、CC值不变，都会使EOC电流门限变小，随着充电电流的降低，晶体管的栅-源级电压接近阈值电压，阈值电压的失配会导致电流采样失配，从而使得过早或过晚关闭充电电流。而过早关闭充电电流会使得电池呈现“假饱和”状态，使得电池续航能力减弱；过晚关闭充电电流则使得电池过度充电，容易造成电池的损坏，重则引发安全事故。

目前越来越多的用户要求实现高精度的小EOC电流以保证电池真正充满。但在电池充电管理过程中，如果恒定电流值远大于EOC电流值，保护电池过充措施会失效或者EOC电流的数值相对预期偏离很大，因此不能达到很好的保护目的。

为了解决上述问题，本申请提出了一种EOC电流设置电路，通过控制电路控制恒压电路的驱动电压，在恒流恒压充电过程中，增加恒压电路的驱动电压，从而降低EOC电流门限的失配比，提高EOC电流门限精度，进而提高电池充电效果。

请参阅图1，图1是本申请实施例提出的一种EOC电流设置电路的结构示意图。如图1所示，该EOC电流设置电路包括恒流电路100、恒压电路200、控制电路300和电流调整电路400。

其中，所述电流调整电路400的输入端连接VDD，所述控制电路300的第一输入端连接使能信号EN，所述控制电路300的第二输入端连接n个驱动信号，所述控制电路300的输出端连接所述电流调整电路400的控制端，所述电流调整电路400的第一输出端连接所述恒流电路100的第一输入端，所述电流调整电路400的第二输出端分别连接所述恒流电路100的第二输入端和所述恒压电路200的第一输入端，所述电流调整电路400的第三输出端连接所述恒压电路200的第二输入端，所述恒流电路100的第一输出端和所述恒压电路200的第一输出端均连接所述控制电路300的第三输入端，所述恒流电路100的第二输出端连接所述控制电路300的第四输入端，所述n为正整数。

可选的，所述控制电路300用于第一信号、所述n个驱动信号和所述使能信号EN控制所述恒压电路200或所述恒流电路100的驱动电压，以降低EOC电流门限的失配比，所述第一信号为所述恒流电路100的第二输出端输出的电压信号。

示例的，如图2所示，所述EOC电流设置电路还包括所述驱动电路500，所述驱动电路500的输出端连接所述控制电路300的第一输入端，用于生成n个驱动信号发送给控制电路300以控制恒压电路200或恒流电路100的驱动电压。

在本申请实施例中，控制电路300根据n个驱动信号、使能信号、恒压电路200的第一输出端、恒流电路100的第一输出端和第二输出端输出的电压信号控制恒压电路200或恒流电路100的驱动电压，以便在EOC电流门限与恒定电流比例不变的情况下，保证恒定电流改变时的EOC电流门限精度、在恒定电流需求不变，EOC电流门限变小的情况下，增加恒压电路200的驱动电压，降低EOC电流门限的失配比，提高EOC电流门限精度。

可选的，如图3所示，所述电流调整电路400包括n个电流镜，每个电流镜包括一个第四晶体管Q4、第五晶体管Q5和第六晶体管Q6，所述n为大于2的正整数；

其中，每个电流镜中的第四晶体管Q4、第五晶体管Q5和第六晶体管均为P沟道的MOS晶体管。且每个电流镜中的所述第四晶体管Q4、所述第五晶体管Q5、所述第六晶体管Q6的尺寸比为b：1：b*c，所述b和所述c均为大于1的正整数。

可选的，每个所述第四晶体管Q4的栅极、每个所述第五晶体管Q5的栅极以及每个所述第六晶体管Q6的栅极均连接所述电流调整电路400的控制端，每个所述第四晶体管Q4的源极、每个所述第五晶体管Q5的源极以及每个所述第六晶体管Q6的源极均连接所述电流调整电路400的输入端，每个所述第四晶体管Q4的漏极连接所述电流调整电路400的第三输出端，每个所述第五晶体管Q5的漏极连接所述电流调整电路400的第一输出端，每个所述第六晶体管Q6的漏极连接所述电流调整电路400的第二输出端。

在本申请实施例中，用户可以预先设置b、c的数值，例如，根据晶体管的面积、精度、功耗等因素设置b=c=10。本申请通过控制电路300控制电流镜中第四晶体管Q4、所述第五晶体管Q5、所述第六晶体管Q6的导通或截止来使电流调整电路400中的晶体管的总尺寸减小（第四晶体管Q4和第六晶体管Q6的总尺寸均减小），进而增加恒压电路200或恒流电路100的驱动电压，使得电流调整电路400中每个电流镜的第四晶体管Q4与第六晶体管Q6之前的电流镜像误差或第五晶体管Q5与第六晶体管Q6之前的电流镜像误差减小，从而降低EOC电流门限的失配比，提高EOC电流门限精度，进而提高电池充电效果。

示例的，如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种基本电流镜的结构示意图。其中晶体管MP1和晶体管MP2构成尺寸比值为1：k的电流镜，且晶体管MP1和晶体管MP2均为P沟道的MOS晶体管。根据MOS管电流平方律关系可得：

I_ref=1/2*µ_pCox(W/L)₁*(V_gs-V_th1)²*(1+λ₁V_ds1) (1)

I_o=1/2*µ_pCox(W/L)₂*(V_gs-V_th2)²*(1+λ₂V_ds2) (2)

其中，I_ref为该电流镜的基准电流，I_o为该电流镜的输出电流、λ₁为晶体管MP1的调制系数，λ₂为晶体管MP2的调制系数，其中µ_p为载流子迁移率，是常数，Cox是绝缘层介电常数，(W/L)₁为晶体管MP1沟道宽度与沟道长度的比值，(W/L)₂为晶体管MP2沟道宽度与沟道长度的比值，V_gs为MOS管栅源电压，V_th1为晶体管MP1的阈值电压，V_th2为晶体管MP2的阈值电压，V_ds1为晶体管MP1的漏源电压，V_ds2为晶体管MP2的漏源电压。

由于输出电流I_o的失配主要是受MOS管沟道的宽长比W/L，阈值电压V_th以及漏源电压V_ds等失配的影响。若晶体管MP2的宽长比失配为Δ(W/L)₂，阈值电压失配为ΔV_th，漏源电压V_ds失配为ΔV_ds，则根据晶体管MP1和晶体管MP2之间尺寸比值，可得：

(W/L)₂=k*(W/L)₁+Δ(W/L)₂ (3)

ΔV_th=V_th1-V_th2 (4)

Δ(λV_ds)=λ₁V_ds1-λ₂V_ds2=λ₁(V_ds1-V_ds2) +(λ₁-λ₂)V_ds2=λ₁ΔV_ds+(λ₁-λ₂)V_ds2 (5)

由式(1)-式(5)可推出输出电流Io的失配比为：

ΔI_o/(k*I_ref)=I_o/(k*I_ref)-1

=[1+Δ(W/L)₂/k/(W/L)₁][1+ΔV_th/(V_gs1-V_th1)]²*[1-Δ(λV_ds)/(1+λ₁V_ds1)]-1 (6)

由式(6)可知，宽长比Δ(W/L)₂失配、漏源电压失配ΔV_ds均与输出电流I_o的失配比呈线性关系，阈值电压失配ΔV_th与输出电流I_o的失配比呈平方关系，其中平方关系对I_o失配比的影响应作为第一考虑要素。同时，当晶体管MP1与晶体管MP2取相同沟道长度时，调制系数λ₁=λ₂。因此，若晶体管MP2的宽长比很大，则宽长比失配可忽略。基于此，式(6)可简化为：

ΔI_o/(k*I_ref)=[1-ΔV_ds/(1+λ₁V_ds1)]*[1+ΔV_th/(V_gs1-V_th1)]²-1 (7)

若V_ds失配被消除，式(7)可进一步简化为：

ΔI_o/(k*I_ref)=[1+ΔV_th/(V_gs1-V_th1)]²-1 (8)

因此，在本申请实施例中，在恒流充电阶段，电流调整电路400中的每个电流镜的输出电流I_bat（恒定电流）的失配比为：ΔI_bat/(b*c*I_{s_cc})=[1+ΔV_th/(V_gs5-V_th5)]²-1，其中所述V_gs5为第五晶体管Q5的电压，所述V_th5为第五晶体管Q5的阈值电压，ΔV_th为第六晶体管Q6的阈值电压失配，所述I_{s_cc}为第五晶体管Q5上的检测电流。在恒压充电阶段，电流调整电路400中的每个电流镜的输出电流I_bat（恒定电流）的失配比为：ΔI_bat/(c*I_{s_eoc})=[1+ΔV_th/(V_gs4-V_th4)]²-1，其中V_gs4所述V_gs4为第四晶体管Q4的电压，所述V_th4为第四晶体管Q4的阈值电压，ΔV_th为第六晶体管Q6的阈值电压失配，所述I_{s_eoc}为第四晶体管Q4上的检测电流。

可选的，如图5所示，所述恒流电路100包括第一运算放大器U1、第二运算放大器、U2、第一晶体管Q1、第一二极管D1和第一电阻R1。

其中，所述第一晶体管Q1为P沟道的MOS晶体管。所述第一运算放大器U1的负输入端分别连接所述恒流电路100的第一输入端和所述第一晶体管Q1的源极，所述第一运算放大器U1的正输入端连接所述恒流电路100的第二输入端，所述第一运算放大器U1的输出端连接所述第一晶体管Q1的栅极，所述第一晶体管Q1的漏极分别连接所述第一电阻R1的一端、所述第二运算放大器U2的正输入端以及所述恒流电路100的第二输出端，所述第一电阻R1的另一端接地，所述第二运算放大器U2的负输入端连接第一基准电压Vrefcc，所述第二运算放大器U2的输出端连接所述第一二极管D1的阳极，所述第一二极管D1的阴极连接所述恒流电路100的第一输出端。

在具体实现中，在恒流充电阶段，第一运算放大器U1将所述第五晶体管Q5和第六晶体管Q6的漏极电压进行比较，调整所述第一晶体管Q1的栅极电压，使得第五晶体管Q5和第六晶体管Q6的Vds相等，消除Vds的失配。

其中，在第一晶体管Q1处于导通状态时，第二运算放大器U2将输入的CC检测电流I_{s_cc}与设定的Vrefcc/R1进行比较，其中Vrefcc预先设定的第一基准电压。通过第一输出端电压去调整第五晶体管Q5、第六晶体管Q6的栅极电压，保证所述第一电阻R1的第一输入端电压与第一基准电压Vrefcc相等，来实现I_bat电流恒定，即恒流。其中恒定电流I_{bat_cc}可通过调节第一基准电压Vrefcc来改变。

因此，由图3可知，恒流电路100输出的恒定电流I_{bat_cc}为：

I_{bat_cc}=b*c*I_{s_cc}=b*c*Vrefcc/R1 (9)

其中，根据式（9）可知，恒流电路100输出的恒定电流I_{bat_cc}误差主要来自于第一运算放大器U1、第二运算放大器U2的输入失调以及第五晶体管Q5与第六晶体管Q6之间的电流镜镜像误差。其中第一运算放大器U1和第二运算放大器U2的失调可通过自身设计进行解决，因此恒定电流I_{bat_cc}误差主要受电流镜的镜像误差影响。根据式(7)可知，由于电流镜失配，实际的恒定电流I_{bat_cc}’为：

I_{bat_cc}’=(b*c*Vrefcc/R1)*[1-ΔV_ds/(1+λ₅V_ds5)]*[1+ΔV_th/(V_gs5-V_th5)]² (10)

其中，所述λ₅为第五晶体管Q5的调制系数，所述V_ds5为所述第五晶体管Q5的漏源电压。第一运算放大器U1的钳位作用使得ΔV_ds=V_ds5-V_ds6=0，因此恒定电流失配仅依赖于阈值电压失配ΔV_th。将式(10)简化后，恒定电流I_{bat_cc}’可以表示为：

I_{bat_cc}’=(b*c*Vrefcc/R1)*[1+ΔV_th/(V_gs5-V_th5)]² (11)

可选的，如图6所示，图6为本申请实施例提供的一种恒压电路200的结构示意图。如图6所示，该恒压电路200包括第三运算放大器U3、第四运算放大器U4、第二晶体管Q2、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第二二极管D2。

其中，所述第二晶体管Q2为P沟道的MOS晶体管。所述第三运算放大器U3的负输入端分别连接所述恒压电路200的第二输入端和所述第二晶体管Q2的源极，所述第三运算放大器U3的正输入端分别连接所述恒压电路200的第一输入端和所述第三电阻R3的一端，所述第三运算放大器U3的输出端连接所述第二晶体管Q2的栅极，所述第二晶体管Q2的漏极连接所述第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端接地，所述第三电阻R3的另一端分别连接所述第四电阻R4的一端以及所述第四运算放大器U4的正输入端，所述第四电阻R4的另一端接地，所述第四运算放大器U4的负输入端连接第二基准电压Vrefcv，所述第四运算放大器U4的输出端连接所述第二二极管D2的阳极，所述第二二极管D2的阴极连接所述恒压电路200的第一输出端。

示例的，如图7所示，所述恒压电路200还包括第六运算放大器U6，所述第六运算放大器U6的负输入端分别连接所述第二电阻R2的一端以及所述第二晶体管Q2的漏极，所述第六运算放大器U6的正输入端连接第四基准电压Vrefeoc，所述第六运算放大器U6的输出端连接所述恒压电路200的第二输出端，所述第六运算放大器U6用于指示所述EOC电流设置电路输出的恒定电流降低至所述EOC电流门限。

其中，所述恒压电路200的第二输出端可连接外部元器件，该外部元器件可以是EOC电流设置电路之外的其他电路或元器件。当第六运算放大器U6输出高电平时，该外部元器件可以了解到在充电电流减小过程中，当前的电池充电的充电电流已经降低至EOC电流门限，此时EOC电流门限检测会出现较大偏差，采取有效措施提高EOC电流门限的精度以避免过晚或过早关闭充电电流。

示例的，在恒压阶段，随着充电电流的降低，当所述第一电阻R1的第一端电压低于基准电压vrefcc_low，在使能信号EN使能情况下，通过控制电路300控制n个电流镜的导通个数，进而降低第四晶体管Q4、第五晶体管Q5和第六晶体管Q6的总尺寸，提高EOC电流门限精度，进而提高电池充电效果。

在恒压充电阶段，电池充电电流逐渐减小，电流镜中的第四晶体管Q4的检测电流I_{s_eoc}按照尺寸比例1：c镜像该电流镜中的第六晶体管Q6上的电流I_bat。因此当I_{s_eoc}<Vrefeoc/R2时，第六运算放大器U6输出高电平，表征I_bat降低到了EOC门限以下。此时EOC电流门限I_{bat_eoc}为：

I_{bat_eoc}=c*I_{s_eoc}=c*Vrefeoc/R2 (12)

其中EOC电流门限I_{bat_eoc}通过调节Vrefeoc来改变。根据式(7)可知，由于电流镜失配，实际的EOC电流门限I_{bat_eoc}’可以表示为：

I_{bat_eoc}’=(c*Vrefeoc/R2)*[1-ΔV_ds/(1+λ₄V_ds4)]*[1+ΔV_th/(V_gs4-V_th4)]² (13)

其中，所述λ₄为第四晶体管Q4的调制系数，所述V_ds4为所述第四晶体管Q4的漏源电压。第三运算放大器U3的钳位作用使得ΔV_ds=V_ds4-V_ds6=0，故EOC电流门限失配仅依赖于阈值失配ΔV_th。将式(13)简化后，EOC电流门限I_{bat_eoc}’为：

I_{bat_eoc}’=(c*Vrefeoc/R2)*[1+ΔV_th/(V_gs4-V_th4)]² (14)

可选的，如图8所示，图8为本申请实施例提供的一种控制电路300的结构示意图。如图8所示，该控制电路300包括第五运算放大器U5、n个第七晶体管Q7、n个传输门tg、n个与非门NAND、m个非门NOT和n-m个或非门NOR，所述m为小于所述n的正整数。

其中，n个第七晶体管Q7均为P沟道的MOS晶体管。所述第五运算放大器U5的负输入端连接所述控制电路300的第三输入端，所述第五运算放大器U5的正输入端连接第三基准电压Vrefcc_low，所述第五运算放大器U5的输出端分别连接所述n-m个或非门NOR的第一输入端，所述n个与非门NAND的第一输入端分别连接所述控制电路300的第一输入端，所述n个与非门NAND的第二输入端分别连接所述控制电路300的第二输入端，所述前m个与非门NAND的输出端分别连接所述m个非门NOT的输入端，所述后n-m个与非门NAND的输出端分别连接所述n-m个或非门NOR的第二输入端，所述m个非门NOT的输出端以及所述n-m个或非门NOR的输出端分别连接所述n个第七晶体管Q7的栅极以及所述n个传输门tg的控制端，所述n个传输门tg的输入端均连接所述控制电路300的第四输入端，所述n个传输门tg的输出端分别连接所述n个第七晶体管Q7的漏极以及所述控制电路300的输出端，所述n个第七晶体管Q7的源极均连接所述VDD。

需要说明的是，电流调整电路400包括n个控制端。控制电路300包括n个输出端，每个输出端分别连接电流调整电路400的控制端，即控制电路300的n个输出端与电流调整电路400的n个控制端一一对应，控制电路300的每一输出端控制一个电流镜中第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6的导通或截止，进而控制第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6的总尺寸。

其中，控制电路300的第二输入端连接驱动电路500输出的n个驱动信号cc_set。该驱动电路500可通过设置驱动信号cc_set的值来设置电池充电的恒定电流值。具体为驱动电路可预先存储n个驱动信号cc_set的值与恒定电流值之间的映射关系，例如，若需要将恒定电流设置为100 mA，则根据映射关系可仅将第一个驱动信号cc_set1设置为高电平，其余驱动信号均设置为低电平，使得cc_set1控制的电流镜处于开启状态，控制电池电流的恒定电流为100mA；需要将恒定电流设置为200 mA，则根据映射关系可仅将第一个驱动信号cc_set1和第二个驱动信号cc_set2设置为高电平，其余驱动信号均设置为低电平，使得cc_set1和cc_set2控制的电流镜处于开启状态，控制电池电流的恒定电流为200mA。又或者，在需要将恒定电流设置为100 mA，则根据映射关系可仅将第一个驱动信号cc_set1设置为高电平，其余驱动信号均设置为低电平，使得cc_set1控制的电流镜处于开启状态，控制电池电流的恒定电流为100mA；需要将恒定电流设置为200 mA，则根据映射关系可仅将第二个驱动信号cc_set2设置为高电平，其余驱动信号均设置为低电平，使得cc_set2控制的电流镜处于开启状态，控制电池电流的恒定电流为200mA。

其中，在恒流阶段电池充电电流较大时，阈值失配ΔV_th引起I_bat的失配较小，I_bat精度很高。例如，若µ_pCox为100µA/V²，电流镜中第六晶体管Q6的宽长比(W/L)₆为10000/1，阈值失配为ΔV_th=±30mV。其中恒流阶段的恒定电流I_{bat_cc}为数百毫安至几个安培，取b=c=10，若所需要的恒定电流值I_{bat_cc}=1A，则电流镜中的第五晶体管Q5的宽长比为100/1，检测电流I_{s_eoc}=10mA，从而得到的驱动电压V_gs5-V_th5=1.414V，I_{bat_cc}的失配比为-4.2%~4.3%，实际I_{bat_cc}为0.958A~1.043A，其与所需要的恒定电流值I_{bat_cc}=1A相差不大，I_bat精度较高。

在恒压阶段充电电流较大时，与恒流阶段类似，I_bat精度较高，根据式(1)-(2)、式(14)可知，随着充电电流的减小，驱动电压V_gs4-V_th4也会减小，阈值失配导致第四晶体管Q4与第六晶体管Q6之间的电流镜像误差增大，I_bat的失配较大，使EOC电流门限检测的精度变差。例如，在EOC电流门限与恒定电流的比例为1：L=1：100，则I_{bat_eoc}为10mA，对应的I_{s_eoc}为1mA，第四晶体管Q4的尺寸为1000/1，根据式(1)、式(2)、式(14)可计算出驱动电压V_gs4-V_th4=141.42mV，I_{bat_eoc}失配比为-37.9%~46.9%，I_{bat_eoc}’为6.21mA~14.69mA，此时EOC电流检测精度较高。若保持EOC电流门限与恒定电流的比例不变，恒定电流由1A减小到200mA，那么I_{bat_eoc}=2mA，I_{s_eoc}=0.2mA，可计算出V_gs4-V_th4=63.25mV，此时I_{bat_eoc}失配比为-72.4%~117.4%，I_{bat_eoc}’为0.552mA~4.348mA，EOC电流检测精度很差。若EOC电流门限与恒定电流的比例变为1：1000，那么I_{bat_eoc}为1mA，检测电流为I_{s_eoc}=100µA，可计算出驱动电压V_gs4-V_th4=44.72mV，I_{bat_eoc}失配比为-89.2%~179.2%，I_{bat_eoc}’为10.8µA~2.792mA，EOC电流检测精度很差。在阈值极大失配(ΔV_th>V_gs4-V_th4)的情况下，甚至会出现检测电流I_{s_eoc}尚未降低至检测电流门限，I_bat就已经减小为0，检测结果错误地表征为电池充电电流仍不为零，且未降低到EOC电流门限。

因此，在恒流恒压充电过程中，若EOC电流门限与恒定电流保持比例1：L不变，L>1，在恒定电流需求变小时，EOC电流门限相应变小，此时EOC电流精度会变差。为解决该问题，本申请设置了n个电流镜，在使能信号EN使能时，通过恒压电路200输出的电压信号控制n个第七晶体管Q7、n个传输门tg配合n个驱动信号cc_set，根据恒流需求，通过控制电路300控制电流调整电路400中电流镜的导通个数，进而调整晶体管的尺寸，以便在EOC电流门限与恒定电流比例不变的情况下，保证恒定电流改变时的EOC电流门限精度。

举例说明，若EOC电流门限与恒定电流的比例1：L=1：100保持不变，当恒定电流由1A减小到200mA，那么I_{bat_eoc}=2mA，I_{s_eoc}=0.2mA。在通过n个驱动信号cc_set控制第七晶体管Q7的导通数量，使得电流调整电路400中的第六晶体管Q6总尺寸减小为2000/1，第四晶体管Q4总尺寸减小为200/1，此时可计算出驱动电压V_gs4-V_th4=200mV，I_{bat_eo}c失配比为-27.8%~32.3%，I_{bat_eoc}’为1.444mA~2.646mA。对比上述方案中-72.4%~117.4%的I_{bat_eoc}失配比，本申请通过增加n个电流镜的方式使得EOC电流精度显著提高。

进一步地，在恒流阶段和恒压大电流阶段，充电电流较大，I_bat的失配较小。若恒定电流与EOC电流门限的比例L：1变大，在同样的恒定电流需求下，EOC电流门限变小，使得EOC电流精度变差。为解决该问题，本申请在恒压阶段充电电流减小过程中，通过第五运算放大器U5为充电电流设置一个中间电流门限I_mid，该I_mid可表示为：

I_mid=b*c*Vrefcc_low/R2 (15)

其中I_mid的大小可通过调节Vrefcc_low来改变。当充电电流I_bat<I_mid，控制电路300可控制关闭电流调整电路400中第i个电流镜至第n个电流镜中的第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管，即使得Q4i~Q4n、Q5i~Q5n、Q6i~Q6n均处于截止状态，使电流调整电路400中的第四晶体管Q4、第六晶体管Q6的总尺寸均减小，从而根据电流平方律关系使得驱动电压V_gs4-V_th4增大，进而使得第四晶体管Q4、第六晶体管Q6之间的电流镜像误差减小，从而提高EOC电流门限检测的精确度，实现了EOC电流的高精度设置。

举例说明，若将恒定电流I_{bat_cc}=1A数值的1/10作为中间电流门限I_mid，EOC电流门限仍为1mA。当充电电流低于100mA时，通过控制电路300关闭电流调整电路400中大部分的第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6，设此时第四晶体管Q4的总宽长比为W/L=40/1。随着充电电流的减小，驱动电压V_gs4-V_th4也相应减小。当I_bat减小到EOC电流门限时，此时I_{s_eoc}=100µA，驱动电压V_gs4-V_th4=223.61mV，I_{bat_eoc}电流失配比为-25.0%~28.6%，I_{bat_eoc}’为750µA~1.286mA，相比于上述失配比为-89.2%~179.2%的I_{bat_eoc}，本申请通过第五运算放大器U5引入中间电流门限的方法可以显著提高EOC电流的精度。

进一步地，本申请也可以合理设置多个中间电流门限，使第四晶体管Q4、第六晶体管Q6尺寸进一步减小，从而进一步提高EOC电流门限的精度。

可选的，所述第i个电流镜中的所述第四晶体管的尺寸小于所述第i+1个电流镜中的所述第四晶体管的尺寸，所述第i个电流镜中的所述第五晶体管的尺寸小于所述第i+1个电流镜中的所述第五晶体管的尺寸，所述第i个电流镜中的所述第六晶体管的尺寸小于所述第i+1个电流镜中的所述第六晶体管的尺寸，所述i为小于n的正整数。

在本申请中，若EOC电流门限与恒定电流保持比例不变，在恒定电流需求变小时，可以根据恒流需要，设置n个驱动信号cc_set控制电流镜中第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6的总尺寸，进而控制驱动电压的大小，以提供EOC电流门限的精度。

其中，n个驱动信号cc_set的值与恒定电流值之间存在映射关系，而本申请中将第i个电流镜中的晶体管的尺寸小于第i+1个电流镜中晶体管的尺寸，因此在EOC电流门限与恒定电流比例不变、恒定电流需求变小时，和/或在恒定电流与EOC电流门限的比例L：1变大、恒定电流需求相同时，可优先将后面的电流镜中的晶体管处于截止状态，从而可以减小电流调整电路400中的第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6总尺寸，提高EOC电流精度。

需要说明的是，本申请中涉及的第一基准电压Vrefcc、第二基准电压Vrefcv、第三基准电压Vrefeoc、第四基准电压Vrefeoc_low可以是根据需求预先设置的，其具体值可根据实际应用场景确定，本申请实施例对此不做限定。

可选的，所述n个电流镜中存在至少一个电流镜中的所述第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管均处于导通状态。

在本申请实施例中，电流调整电路400中的n个电流镜中存在至少一个电流镜中的所述第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管均处于导通状态，使得电池可处于恒流充电或恒压充电状态下进行充电。

其中，在使能信号EN使能，根据恒定电流的需求设置n个驱动信号cc_set时，该n个驱动信号cc_set中至少有一个驱动信号cc_set为高电平，使得n个电流镜中存在至少一个电流镜中的所述第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管均处于导通状态，为电池提供恒压恒流功能。

示例的，如图9所示，图9为本申请实施例提供的另一种EOC电流设置电路的结构示意图。如图所示，控制电路300中的第一个与非门NAND的第二输入端可连接VDD，第一个Q7不导通，第一个传输门tg导通，进而使得电流调整电路400中的第一个电流镜的第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管均处于导通状态，从而为电池恒流恒压充电电路。

具体地，电池充电过程包括恒流充电阶段和恒压充电阶段。在恒流充电阶段时，I_bat电流较大而且恒定，通过电流镜中的第五晶体管Q5采样第六晶体管Q6的电流，再流经第一电阻R1产生电压，通过与第一基准电压Vrefcc对比来控制电流调整电路400中的第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6的栅极电压来实现。其中第一运算放大器U1的作用就是钳位，其使得第五晶体管Q5、第六晶体管Q6的漏极电压相等，进而消除第六晶体管Q6的V_ds失配，该钳位是通过比较第五晶体管Q5、第六晶体管Q6之间的漏极电压去调整第一晶体管Q1的栅极电压来实现。

在恒压阶段时，第四运算放大器U4通过比较第四电阻R4上端电压与第二基准电压Vrefcv来调整第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6的栅极电压，从而实现恒压。在恒压过程中，充电电流逐渐减小，第四晶体管Q4、第五晶体管Q5一直都在采样第六晶体管Q6的电流，第五晶体管当Q5的电流流经第一电阻R1产生的压降低于第四基准电压Vrefcc_low时，第五运算放大器U5输出高电平，控制后n-m个第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6均处于截止状态。其中第三运算放大器U3结合第二晶体管Q2用于钳位作用。当恒压阶段中后n-m个第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管Q6均处于截止状态后，电流调整电路400中的第四晶体管Q4和第六晶体管Q6的总尺寸变小，V_gs-V_th差值变大，直到I_bat降低到快接近EOC电流门限，该V_gs-V_th都不会太小，因而提高了EOC检测精度。

需要说明的是，本申请中控制电路300中的n个与非门NAND中的任一与非门NAND的第二输入端可连接VDD，来使得电流调整电路400中的一个电流镜的第四晶体管Q4、第五晶体管Q5、第六晶体管均处于导通状态，从而为电池恒流恒压充电电路，本申请实施例对此不做限定。

可以看出，本申请实施例提供的EOC电流设置电路，包括恒流电路、恒压电路、控制电路、驱动电路和电流调整电路，控制电路的输出端连接电流调整电路的控制端，电流调整电路的第一输出端和第二输出端分别连接恒流电路的第一输入端和第二输入端，电流调整电路的第二输出端和第三输出端分别连接恒压电路的第一输入端和第二输入端，恒压电路的第一输出端、第二输出端分别连接控制电路的第三输入端和第四输入端；本申请通过控制电路根据第一信号、第二信号和使能信号EN控制恒压电路的驱动电压，在恒流恒压充电过程中，增加恒压电路的驱动电压，从而降低EOC电流门限的失配比，提高EOC电流门限精度，进而提高电池充电效果。

应理解，本申请实施例中涉及的“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况，其中A,B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意个合，包括单项（个）或复数项（个）的任意个合。例如，a,b,或c中的至少一项（个），可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

本申请实施例还提供一种芯片，该芯片包括上述图1-图7任一项所示的EOC电流设置电路。

本申请实施例还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述任一项所述的EOC电流设置电路或如上述所述的芯片。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的EOC电流设置电路，可通过其它的方式实现。例如，以上所描述的EOC电流设置电路实施例仅仅是示意性的，例如上述电路中的元器件也可以采用其他相同功能的元器件。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，电路或元器件的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

另外，在本申请各个实施例中的各电路可以集成在一个电路板中，也可以是各个电路单独物存在，也可以两个或两个以上电路集成在一个电路板中。

以上对本申请实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (11)

1.一种EOC电流设置电路，其特征在于，所述EOC电流设置电路包括恒流电路、恒压电路、控制电路和电流调整电路，所述电流调整电路的输入端连接VDD，所述控制电路的第一输入端连接使能信号EN，所述控制电路的第二输入端连接n个驱动信号，所述控制电路的输出端连接所述电流调整电路的控制端，所述电流调整电路的第一输出端连接所述恒流电路的第一输入端，所述电流调整电路的第二输出端分别连接所述恒流电路的第二输入端和所述恒压电路的第一输入端，所述电流调整电路的第三输出端连接所述恒压电路的第二输入端，所述恒流电路的第一输出端和所述恒压电路的第一输出端均连接所述控制电路的第三输入端，所述恒流电路的第二输出端连接所述控制电路的第四输入端，所述n为正整数；

所述控制电路用于根据第一信号、所述n个驱动信号和所述使能信号EN控制所述恒压电路或所述恒流电路的驱动电压，以降低EOC电流门限的失配比，所述第一信号为所述恒流电路的第二输出端输出的电压信号。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述恒流电路包括第一运算放大器、第二运算放大器、第一晶体管、第一二极管和第一电阻；

所述第一运算放大器的负输入端分别连接所述恒流电路的第一输入端和所述第一晶体管的源极，所述第一运算放大器的正输入端连接所述恒流电路的第二输入端，所述第一运算放大器的输出端连接所述第一晶体管的栅极，所述第一晶体管的漏极分别连接所述第一电阻的一端、所述第二运算放大器的正输入端以及所述恒流电路的第二输出端，所述第一电阻的另一端接地，所述第二运算放大器的负输入端连接第一基准电压，所述第二运算放大器的输出端连接所述第一二极管的阳极，所述第一二极管的阴极连接所述恒流电路的第一输出端。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述恒压电路包括第三运算放大器、第四运算放大器、第二晶体管、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第二二极管；

所述第三运算放大器的负输入端分别连接所述恒压电路的第二输入端和所述第二晶体管的源极，所述第三运算放大器的正输入端分别连接所述恒压电路的第一输入端和所述第三电阻的一端，所述第三运算放大器的输出端连接所述第二晶体管的栅极，所述第二晶体管的漏极连接所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端接地，所述第三电阻的另一端分别连接所述第四电阻的一端以及所述第四运算放大器的正输入端，所述第四电阻的另一端接地，所述第四运算放大器的负输入端连接第二基准电压，所述第四运算放大器的输出端连接所述第二二极管的阳极，所述第二二极管的阴极连接所述恒压电路的第一输出端。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电流调整电路包括n个电流镜，每个电流镜包括一个第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管，所述n为大于2的正整数；

每个所述第四晶体管的栅极、每个所述第五晶体管的栅极以及每个所述第六晶体管的栅极均连接所述电流调整电路的控制端，每个所述第四晶体管的源极、每个所述第五晶体管的源极以及每个所述第六晶体管的源极均连接所述电流调整电路的输入端，每个所述第四晶体管的漏极连接所述电流调整电路的第三输出端，每个所述第五晶体管的漏极连接所述电流调整电路的第一输出端，每个所述第六晶体管的漏极连接所述电流调整电路的第二输出端。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，每个电流镜中的所述第四晶体管、所述第五晶体管、所述第六晶体管的尺寸比为b:1：b*c，所述b和所述c均为大于1的正整数。

6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，第i个电流镜中的所述第四晶体管的尺寸小于第i+1个电流镜中的所述第四晶体管的尺寸，所述第i个电流镜中的所述第五晶体管的尺寸小于所述第i+1个电流镜中的所述第五晶体管的尺寸，所述第i个电流镜中的所述第六晶体管的尺寸小于所述第i+1个电流镜中的所述第六晶体管的尺寸，所述i为小于n的正整数。

7.根据权利要求4-6任一项所述的电路，其特征在于，所述控制电路包括第五运算放大器、n个第七晶体管、n个传输门、n个与非门、m个非门和n-m个或非门，所述m为小于所述n的正整数；

所述第五运算放大器的负输入端连接所述控制电路的第三输入端，所述第五运算放大器的正输入端连接第三基准电压，所述第五运算放大器的输出端分别连接所述n-m个或非门的第一输入端，所述n个与非门的第一输入端分别连接所述控制电路的第一输入端，所述n个与非门的第二输入端分别连接所述控制电路的第二输入端，前m个与非门的输出端分别连接所述m个非门的输入端，后n-m个与非门的输出端分别连接所述n-m个或非门的第二输入端，所述m个非门的输出端以及所述n-m个或非门的输出端分别连接所述n个第七晶体管的栅极以及所述n个传输门的控制端，所述n个传输门的输入端均连接所述控制电路的第四输入端，所述n个传输门的输出端分别连接所述n个第七晶体管的漏极以及所述控制电路的输出端，所述n个第七晶体管的源极均连接所述VDD。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述n个电流镜中存在至少一个电流镜中的所述第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管均处于导通状态。

9.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述恒压电路还包括第六运算放大器，所述第六运算放大器的负输入端分别连接所述第二电阻的一端以及所述第二晶体管的漏极，所述第六运算放大器的正输入端连接第四基准电压，所述第六运算放大器的输出端连接外部元器件，所述第六运算放大器用于指示所述EOC电流设置电路输出的恒定电流降低至所述EOC电流门限。

10.一种芯片，其特征在于，所述芯片包括如权利要求1-9任一项所述的EOC电流设置电路。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-9任一项所述的EOC电流设置电路或如权利要求10所述的芯片。

Images