CN117353431B - 一种占空比可调的电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种占空比可调的电路结构，通过设置电流源电路，电流源电路为第一占空比调节电路和第二占空比调节电路提供工作所需的电信号，两个占空比调节电路在电流源电路提供的工作电信号的作用下，通过改变自身阻值使得电容充放电控制电路中的电流发生变化，电容充放电控制电路根据变化的电流实现输出电路中电容充放电时间的调整，而电路输出电压波形的占空比由充电时间和放电时间的比值确定，因此，该电路结构能够输出占空比变化的电压波形，即实现了对占空比的调节，从而大大提高了该电路结构的应用范围。

Description

一种占空比可调的电路结构

技术领域

本发明涉及电池充电技术领域，具体涉及一种占空比可调的电路结构。

背景技术

电池充电电路包括集成电路控制芯片和功率主电路，且该集成电路控制芯片通常为固定占空比的芯片，因此，该电池充电电路无法适应多种应用场合，从而大大限制了电池充电电路的应用范围；同时，现有技术中的电池充电电路均往小型化的方向发展，因此，为了减小电池充电电路的体积，需要提高功率主电路的工作频率，故此时，集成电路控制芯片的工作频率也需要相应提高。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种占空比可调的电路结构，以解决现有技术中集成电路控制芯片通常为固定占空比的芯片，限制电池充电电路的应用范围的技术问题。

本发明实施例提供的技术方案如下：

本发明实施例第一方面提供一种占空比可调的电路结构，包括：电流源电路、第一占空比调节电路、第二占空比调节电路、电容充放电控制电路以及输出电路；

电流源电路的第一端连接外部电源，电流源电路的第二端连接第一占空比调节电路的第一端，电流源电路的第三端连接第一占空比调节电路的第二端，电流源电路的第四端连接第二占空比调节电路的第一端，电流源电路的第五端连接第二占空比调节电路的第二端，电流源电路的第六端接地，电流源电路用于根据外部电源提供的电信号导通工作并为第一占空比调节电路和第二占空比调节电路提供工作电信号；

第一占空比调节电路的第三端连接电容充放电控制电路的第一端，第一占空比调节电路的第四端连接固定电压端，第一占空比调节电路的第五端接地，第一占空比调节电路的第六端连接外部电源，第一占空比调节电路用于在电流源电路提供的工作电信号的作用下，通过改变自身阻值，调节电容充放电控制电路输入至第一占空比调节电路的电流；

第二占空比调节电路的第三端连接电容充放电控制电路的第二端，第二占空比调节电路的第四端连接固定电压端，第二占空比调节电路的第五端接地，第二占空比调节电路的第六端连接外部电源，第二占空比调节电路用于在电流源电路提供的工作电信号的作用下，通过改变自身阻值，调节由第二占空比调节电路输入至电容充放电控制电路的电流；

电容充放电控制电路的第三端连接输出电路的第一端，电容充放电控制电路的第四端连接输出电路的第二端，电容充放电控制电路的第五端连接输出电路的第三端，电容充放电控制电路的第六端连接外部电源，电容充放电控制电路的第七端接地，电容充放电控制电路用于控制输出电路中电容的充放电，并根据第一占空比调节电路和第二占空比调节电路自身阻值改变时电容充放电控制电路中电流的变化调节输出电路中电容的充放电时间；

输出电路的第三端连接输出端，输出电路的第四端接地，输出电路用于根据电容的充放电时间的变化输出占空比可调节的电压。

在一种可选的实施方式中，电流源电路包括：第一电流源、第一电阻、第一可控电流源、第二可控电流源、第三可控电流源和第四可控电流源；第一电流源的一端连接第一电阻的一端、第一可控电流源的负控制端、第二可控电流源的负控制端、第三可控电流源的负控制端、第四可控电流源的负控制端，第一电流源的另一端接地，第一电阻的另一端连接第一可控电流源的正控制端和输入端、第二可控电流源的正控制端和输入端、第三可控电流源的正控制端和输入端、第四可控电流源的正控制端和输入端以及外部电源。

在一种可选的实施方式中，第一占空比调节电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第八电阻、第六可控电流源、第七可控电流源、第八可控电流源、第九可控电流源、第十可控电流源、第十六可控电流源、第十七可控电流源和第一电容；

第六可控电流源的正控制端和输入端连接第八可控电流源的正控制端和输入端以及电流源电路的第二端，第六可控电流源的输出端连接第七可控电流源的正控制端和输入端，第六可控电流源的负控制端连接第二电阻的一端以及第十可控电流源的负控制端和输出端，第七可控电流源的负控制端和输出端接地，第二电阻的另一端接地，第八可控电流源的负控制端连接固定电压端，第八可控电流源的输出端连接第三电阻一端以及第九可控电流源的正控制端，第三电阻的另一端连接第九可控电流源的负控制端和输出端并接地；

第九可控电流源的输入端连接电流源电路的第三端、第一电容的一端以及第十可控电流源的正控制端，第一电容的另一端接地，第十可控电流源的输入端连接第四电阻的一端以及第十六可控电流源的负控制端，第四电阻的另一端连接第十六可控电流源的正控制端和输入端以及外部电源，第十六可控电流源的输出端连接第八电阻的一端以及第十七可控电流源的正控制端，第八电阻的另一端连接第十七可控电流源的负控制端和输出端并接地，第十七可控电流源的输入端连接电容充放电控制电路的第一端。

在一种可选的实施方式中，第二占空比调节电路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第五可控电流源、第十一可控电流源、第十二可控电流源、第十三可控电流源、第十四可控电流源、第十五可控电流源和第二电容；

第十一可控电流源的正控制端和输入端连接第十三可控电流源的正控制端和输入端以及电流源电路的第四端，第十一可控电流源的输出端连接第十二可控电流源的正控制端和输入端，第十一可控电流源的负控制端连接第五电阻的一端以及第十五可控电流源的负控制端和输出端，第十二可控电流源的负控制端和输出端接地，第五电阻的另一端接地，第十三可控电流源的负控制端连接固定电压端，第十三可控电流源的输出端连接第六电阻一端以及第十四可控电流源的正控制端，第六电阻的另一端连接第十四可控电流源的负控制端以及输出端并接地；

第十四可控电流源的输入端连接电流源电路的第五端、第二电容的一端以及第十五可控电流源的正控制端，第二电容的另一端接地，第十五可控电流源的输入端连接第七电阻的一端以及第五可控电流源的负控制端，第七电阻的另一端连接第五可控电流源的正控制端和输入端以及外部电源，第五可控电流源的输出端连接电容充放电控制电路的第二端。

在一种可选的实施方式中，电容充放电控制电路包括：第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关和第六可控开关；

第一可控开关的第一端连接第一占空比调节电路的第三端、第五可控开关的第一端和第六可控开关的第一端，第一可控开关的第二端和正控制端连接外部电源，第一可控开关的负控制端连接第二可控开关的正控制端、第四可控开关的负控制端、第五可控开关的正控制端以及输出电路的第一端，第二可控开关的第一端连接第二占空比调节电路的第三端、第三可控开关的第一端以及第四可控开关的第一端，第二可控开关的第二端和负控制端接地；

第三可控开关的正控制端连接输出电路的第三端，第三可控开关的负控制端接地，第三可控开关的第二端连接第四可控开关的第二端、第五可控开关的第二端、第六可控开关的第二端以及输出电路的第二端，第四可控开关的正控制端连接外部电源，第五可控开关的负控制端接地，第六可控开关的正控制端连接外部电源，第六可控开关的负控制端连接输出电路的第三端。

在一种可选的实施方式中，输出电路包括：第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第九电阻、第十电阻、第三电容、第四电容和第五电容；第一反相器的一端连接电容充放电控制电路的第四端以及第三电容的一端，第一反相器的另一端连接第二反相器的一端，第二反相器的另一端连接第九电阻的一端、第四电容的一端以及第三反相器的一端，第三电容的另一端连接第九电阻的另一端、第十电阻的一端、第四电容的另一端以及第五电容的一端，第五电容的另一端连接第十电阻的另一端并接地，第三反相器的另一端连接第四反相器的一端以及输出电路的第三端，第四反相器的另一端连接电容充放电控制电路的第三端。

在一种可选的实施方式中，输出电路中电容的放电时间根据第二电阻的阻值、第四电阻的阻值和第八电阻的阻值确定，第四电阻和第八电阻设置在集成电路控制芯片内部，第二电阻设置在集成电路控制芯片外部。

在一种可选的实施方式中，输出电路中电容的充电时间根据第五电阻的阻值和第七电阻的阻值确定，第七电阻设置在集成电路控制芯片内部，第五电阻设置在集成电路控制芯片外部。

在一种可选的实施方式中，当电路工作于低频状态时，第一位置电压通过第九电阻和第十电阻分压得到第二位置电压，第四电容和第五电容用于提高第二位置电压的阶跃响应；当电路工作于高频状态时，第一位置电压通过第四电容和第五电容分压得到第二位置电压，第一位置为第二反相器和第三反相器的连接点位置，第二位置为第九电阻和第十电阻连接点位置。

本发明实施例第二方面提供一种电池充电电路，包括：功率主电路和集成电路控制芯片，集成电路控制芯片包括本发明实施例第一方面及第一方面任一项的占空比可调的电路结构。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的占空比可调的电路结构，通过设置电流源电路，电流源电路为第一占空比调节电路和第二占空比调节电路提供工作所需的电信号，两个占空比调节电路在电流源电路提供的工作电信号的作用下，通过改变自身阻值使得电容充放电控制电路中的电流发生变化，电容充放电控制电路根据变化的电流实现输出电路中电容充放电时间的调整，而电路输出电压波形的占空比由充电时间和放电时间的比值确定，因此，该电路结构能够输出占空比变化的电压波形，即实现了对占空比的调节，从而大大提高了该电路结构的应用范围。

本发明实施例提供的占空比可调的电路结构，根据第一占空比调节电路和第二占空比调节电路的连接关系，同时根据输出电路中电容的充放电时间与两个占空比调节电路中电阻阻值的关系，将第二电阻和第五电阻设置在集成电路控制芯片外部，由此，通过调节第二电阻和第五电阻的阻值即可实现对占空比的调节。

本发明实施例提供的占空比可调的电路结构，通过在输出电路中设置第九电阻和第十电阻以及第四电容和第五电容，由此无论电路工作在高频状态还是低频状态，该占空比可调的电路结构均能输出高精度波形；并且，该占空比可调的电路结构中，第三可控开关和第四可控开关并联连接，第五可控开关和第六可控开关并联连接，从而降低开关的导通阻抗，加快占空比可调的电路结构的输出响应速度。

本发明实施例提供的电池充电电路，包括具有占空比可调的电路结构的集成电路控制芯片，实现了对电池充电电路占空比的调节，增大了电池充电电路的应用范围；同时，扩大了电池充电电路的工作频率范围，提高了电池充电电路的可靠性、精度以及响应速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述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发明的一些实施方式，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为本发明实施例中占空比可调的电路结构的结构框图；

图2为本发明实施例中占空比可调的电路结构的结构示意图；

图3为本发明实施例中D点电压、E点电压和输出端OUT的电压波形示意图；

图4为本发明实施例中电池充电电路的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种占空比可调的电路结构，如图1所示，包括：电流源电路10、第一占空比调节电路20、第二占空比调节电路30、电容充放电控制电路40以及输出电路50。

电流源电路10的第一端连接外部电源VDD，电流源电路10的第二端连接第一占空比调节电路20的第一端，电流源电路10的第三端连接第一占空比调节电路20的第二端，电流源电路10的第四端连接第二占空比调节电路30的第一端，电流源电路10的第五端连接第二占空比调节电路30的第二端，电流源电路10的第六端接地，电流源电路10用于根据外部电源提供的电信号导通工作并为第一占空比调节电路20和第二占空比调节电路30提供工作电信号。

第一占空比调节电路20的第三端连接电容充放电控制电路40的第一端，第一占空比调节电路20的第四端连接固定电压端BG，第一占空比调节电路20的第五端接地，第一占空比调节电路20的第六端连接外部电源VDD，第一占空比调节电路20用于在电流源电路10提供的工作电信号的作用下，通过改变自身阻值，调节电容充放电控制电路40输入至第一占空比调节电路20的电流。

第二占空比调节电路30的第三端连接电容充放电控制电路40的第二端，第二占空比调节电路30的第四端连接固定电压端BG，第二占空比调节电路30的第五端接地，第二占空比调节电路30的第六端连接外部电源VDD，第二占空比调节电路30用于在电流源电路10提供的工作电信号的作用下，通过改变自身阻值，调节由第二占空比调节电路30输入至电容充放电控制电路40的电流。

电容充放电控制电路40的第三端连接输出电路50的第一端，电容充放电控制电路40的第四端连接输出电路50的第二端，电容充放电控制电路40的第五端连接输出电路50的第三端，电容充放电控制电路40的第六端连接外部电源，电容充放电控制电路40的第七端接地，电容充放电控制电路40用于控制输出电路50中电容的充放电，并根据第一占空比调节电路和第二占空比调节电路自身阻值改变时电容充放电控制电路中电流的变化调节输出电路50中电容的充放电时间；输出电路50的第三端连接输出端，输出电路50的第四端接地，输出电路50用于根据电容的充放电时间的变化输出占空比可调节的电压。

本发明实施例提供的占空比可调的电路结构，通过设置电流源电路，电流源电路为第一占空比调节电路和第二占空比调节电路提供工作所需的电信号，两个占空比调节电路在电流源电路提供的工作电信号的作用下，通过改变自身阻值使得电容充放电控制电路中的电流发生变化，电容充放电控制电路根据变化的电流实现输出电路中电容充放电时间的调整，而电路输出电压波形的占空比由充电时间和放电时间的比值确定，因此，该电路结构能够输出占空比变化的电压波形，即实现了对占空比的调节，从而大大提高了该电路结构的应用范围。

在一种可选的实施方式中，如图2所示，电流源电路包括：第一电流源B0、第一电阻R1、第一可控电流源G1、第二可控电流源G2、第三可控电流源G3和第四可控电流源G4；第一电流源B0的一端连接第一电阻R1的一端、第一可控电流源G1的负控制端、第二可控电流源G2的负控制端、第三可控电流源G3的负控制端、第四可控电流源G4的负控制端，第一电流源B0的另一端接地，第一电阻R1的另一端连接第一可控电流源G1的正控制端和输入端、第二可控电流源G2的正控制端和输入端、第三可控电流源G3的正控制端和输入端、第四可控电流源G4的正控制端和输入端以及外部电源。

在一种可选的实施方式中，第一占空比调节电路包括：第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第八电阻R8、第六可控电流源G6、第七可控电流源G7、第八可控电流源G8、第九可控电流源G9、第十可控电流源G10、第十六可控电流源G16、第十七可控电流源G17和第一电容C1。其中，第一电容C1用于对第一占空比调节电路进行环路相位补偿。

第六可控电流源G6的正控制端和输入端连接第八可控电流源G8的正控制端和输入端以及电流源电路的第二端，第六可控电流源G6的输出端连接第七可控电流源G7的正控制端和输入端，第六可控电流源G6的负控制端连接第二电阻R2的一端以及第十可控电流源G10的负控制端和输出端，第七可控电流源G7的负控制端和输出端接地，第二电阻R2的另一端接地，第八可控电流源G8的负控制端连接固定电压端，第八可控电流源G8的输出端连接第三电阻R3一端以及第九可控电流源G9的正控制端，第三电阻R3的另一端连接第九可控电流源G9的负控制端和输出端并接地。

第九可控电流源G9的输入端连接电流源电路的第三端、第一电容C1的一端以及第十可控电流源G10的正控制端，第一电容C1的另一端接地，第十可控电流源G10的输入端连接第四电阻R4的一端以及第十六可控电流源G16的负控制端，第四电阻R4的另一端连接第十六可控电流源G16的正控制端和输入端以及外部电源，第十六可控电流源G16的输出端连接第八电阻R8的一端以及第十七可控电流源G17的正控制端，第八电阻R8的另一端连接第十七可控电流源G17的负控制端和输出端并接地，第十七可控电流源G17的输入端连接电容充放电控制电路的第一端。

具体地，电流源电路为第一占空比调节电路提供工作电信号的原理如下：在电路刚上电后，第一电流源B0产生第一电流I0，此时，第一电阻R1的两端产生电压，该电压导通第一可控电流源G1、第二可控电流源G2、第三可控电流源G3和第四可控电流源G4；导通的第一可控电流源G1拉高第六可控电流源G6和第八可控电流源G8的正控制端至外部电源电压VDD，而第六可控电流源G6的负控制端通过第二电阻R2接地，第八可控电流源G8的负控制端输入一个低于外部电源电压VDD的固定电压BG，因此，第六可控电流源G6和第八可控电流源G8均导通，此时，第七可控电流源G7的正控制端通过第六可控电流源G6和第一可控电流源G1被拉高，第七可控电流源G7的负控制端接地，因此，第七可控电流源G7导通，同时，第一可控电流源G1、第八可控电流源G8和第三电阻R3构成的支路中产生电流，因此，第三电阻R3的两端产生电压，该电压导通第九可控电流源G9；此外，导通的第二可控电流源G2拉高第十可控电流源G10的正控制端，第十可控电流源G10的负控制端通过第二电阻R2接地，第十可控电流源G10导通，此时，在第四电阻R4、第十可控电流源G10和第二电阻R2组成的支路中产生电流，因此，第四电阻R4的两端产生电压，该电压导通第十六可控电流源G16，之后，第八电阻R8中流过电流，第八电阻R8的两端产生电压，该电压导通第十七可控电流源G17。

同时，第一占空比调节电路导通工作后其内部电流变化如下：

其中，第六可控电流源G6的正控制端和第八可控电流源G8的正控制端相连，第八可控电流源G8的负控制端与固定电压BG相连，第六可控电流源G6的负控制端通过第二电阻R2接地，因此，第六可控电流源G6的负控制端的电压等于第二电阻R2的端电压，而第二电阻R2与第十可控电流源G10串联连接，假设第十可控电流源G10中流过第三电流I3，则第六可控电流源G6负控制端的电压等于，同时，假设在第六可控电流源G6的正负控制端的作用下，第六可控电流源G6流过第四电流I4，在第八可控电流源G8的正负控制端的作用下，第八可控电流源G8流过第五电流I5。

另外，假设第一可控电流源G1、第二可控电流源G2、第三可控电流源G3和第四可控电流源G4的电流比例为1:1/2:1:1/2，则流出第一可控电流源G1的电流和流出第三可控电流源G3的电流均为I0，流出第二可控电流源G2的电流和流出第四可控电流源G4的电流均为I0/2，故此时，第四电流I4与第五电流I5之和等于I0；同时，假设第九可控电流源G9的电流比例系数为1，故此时，第九可控电流源G9中流过的第六电流I6等于流入第三电阻R3中的第五电流I5。

由上述分析可知，当第六可控电流源G6负控制端的电压小于固定电压BG时，即第六可控电流源G6正负控制端的电压差大于第八可控电流源G8正负控制端的电压差时，第六可控电流源G6流过的第四电流I4大于第八可控电流源G8流过的第五电流I5，又由于第四电流I4与第五电流I5之和等于I0，因此，第五电流I5小于I0/2，即第六电流I6小于I0/2，故此时，流入F点的电流大于流出F点的电流，F点电压被拉高，第十可控电流源G10中流过的第三电流I3增大，即第六可控电流源G6负控制端的电压/>增大；当第六可控电流源G6负控制端的电压/>大于固定电压BG时，即第六可控电流源G6正负控制端的电压差小于第八可控电流源G8正负控制端的电压差时，第六可控电流源G6流过第四电流I4小于第八可控电流源G8流过第五电流I5，又由于第四电流I4与第五电流I5之和等于I0，因此，第五电流I5大于I0/2，即第六电流I6大于I0/2，故此时，流入F点的电流小于流出F点的电流，F点电压被拉低，第十可控电流源G10中流过的第三电流I3减小，即第六可控电流源G6负控制端的电压/>减小；因此，当电路处于稳态时，第六可控电流源G6负控制端的电压/>等于固定电压BG，此时可得第三电流/>。

并且，根据第一占空比调节电路中的电路连接关系，流过第四电阻R4的电流等于第三电流I3，因此，第十六可控电流源G16中产生的电流与第三电流I3和第四电阻R4的乘积正相关，而第八电阻R8中流过的电流等于第十六可控电流源G16中产生的电流，故此时可得，第十七可控电流源G17中产生的第二电流I2与第三电流I3、第四电阻R4和第八电阻R8的乘积正相关，假设正相关系数为M1，故此时，第二电流。而第十七可控电流源G17的输入端连接电容充放电控制电路的第一端。因此，第十七可控电流源G17中产生的第二电流I2即电容充放电控制电路的第一端输入至第一占空比调节电路的电流和第一占空比调节电路中的第二电阻、第四电阻以及第八电阻相关。

在一种可选的实施方式中，第二占空比调节电路包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第五可控电流源G5、第十一可控电流源G11、第十二可控电流源G12、第十三可控电流源G13、第十四可控电流源G14、第十五可控电流源G15和第二电容C2。其中，第二电容C2用于对第二占空比调节电路进行环路相位补偿。

第十一可控电流源G11的正控制端和输入端连接第十三可控电流源G13的正控制端和输入端以及电流源电路的第四端，第十一可控电流源G11的输出端连接第十二可控电流源G12的正控制端和输入端，第十一可控电流源G11的负控制端连接第五电阻R5的一端以及第十五可控电流源G15的负控制端和输出端，第十二可控电流源G12的负控制端和输出端接地，第五电阻R5的另一端接地，第十三可控电流源G13的负控制端连接固定电压端，第十三可控电流源G13的输出端连接第六电阻R6一端以及第十四可控电流源G14的正控制端，第六电阻R6的另一端连接第十四可控电流源G14的负控制端和输出端并接地。

第十四可控电流源G14的输入端连接电流源电路的第五端、第二电容C2的一端以及第十五可控电流源的正控制端，第二电容C2的另一端接地，第十五可控电流源G15的输入端连接第七电阻R7的一端以及第五可控电流源G5的负控制端，第七电阻R7的另一端连接第五可控电流源G5的正控制端和输入端以及外部电源，第五可控电流源G5的输出端连接电容充放电控制电路的第二端。

具体地，电流源电路为第二占空比调节电路提供工作电信号的原理如下：在电路刚上电后，第一电流源B0产生第一电流I0，此时，第一电阻R1的两端产生电压，该电压导通第一可控电流源G1、第二可控电流源G2、第三可控电流源G3和第四可控电流源G4；导通的第三可控电流源G3拉高第十一可控电流源G11和第十三可控电流源G13的正控制端至外部电源电压VDD，而第十一可控电流源G11的负控制端通过第五电阻R5接地，第十三可控电流源G13的负控制端输入一个低于外部电源电压VDD的固定电压BG，因此，第十一可控电流源G11和第十三可控电流源G13均导通，此时，第十二可控电流源G12的正控制端通过第十一可控电流源G11和第三可控电流源G3被拉高，第十二可控电流源G12的负控制端接地，因此，第十二可控电流源G12导通，同时，第三可控电流源G3、第十三可控电流源G13和第六电阻R6构成的支路中产生电流，因此，第六电阻R6的两端产生电压，该电压导通第十四可控电流源G14；此外，导通的第四可控电流源G4拉高第十五可控电流源G15的正控制端，第十五可控电流源G15的负控制端通过第五电阻R5接地，第十五可控电流源G15导通，此时，在第七电阻R7、第十五可控电流源G15和第五电阻R5组成的支路中产生电流，因此，第七电阻R7的两端产生电压，该电压导通第五可控电流源G5。

同时，第二占空比调节电路导通工作后其内部电流变化如下：

其中，第十一可控电流源G11的正控制端和第十三可控电流源G13的正控制端相连，第十三可控电流源G13的负控制端与固定电压BG相连，第十一可控电流源G11的负控制端通过第五电阻R5接地，因此，第十一可控电流源G11的负控制端的电压等于第五电阻R5的端电压，而第五电阻R5与第十五可控电流源G15串联连接，假设第十五可控电流源G15中流过第七电流I7，则第十一可控电流源G11负控制端的电压等于，同时，假设在第十一可控电流源G11的正负控制端的作用下，第十一可控电流源G11流过第八电流I8，在第十三可控电流源G13的正负控制端的作用下，第十三可控电流源G13流过第九电流I9。

另外，假设第一可控电流源G1、第二可控电流源G2、第三可控电流源G3和第四可控电流源G4的电流比例为1:1/2:1:1/2，则流出第三可控电流源G3的电流为I0，流出第四可控电流源G4的电流为I0/2，因此，第八电流I8与第九电流I9之和等于I0；同时，假设第九可控电流源G9的电流比例系数为1，故此时，第十四可控电流源G14中流过的第十电流I10等于流入第六电阻R6中的第九电流I9。

由上述分析可知，当第十一可控电流源G11负控制端的电压小于固定电压BG时，即第十一可控电流源G11正负控制端的电压差大于第十三可控电流源G13正负控制端的电压差时，第十一可控电流源G11流过的第八电流I8大于第十三可控电流源G13流过的第九电流I9，又由于第八电流I8与第九电流I9之和等于I0，因此，第九电流I9小于I0/2，即第十电流I10小于I0/2，故此时，流入H点的电流大于流出H点的电流，H点电压被拉高，第十五可控电流源G15中流过的第七电流I7增大，即第十一可控电流源G11负控制端的电压/>增大。

并且，当第十一可控电流源G11负控制端的电压大于固定电压BG时，即第十一可控电流源G11正负控制端的电压差小于第十三可控电流源G13正负控制端的电压差时，第十一可控电流源G11流过第八电流I8小于第十三可控电流源G13流过第九电流I9，又由于第八电流I8与第九电流I9之和等于I0，因此，第九电流I9大于I0/2，即第十电流I10大于I0/2，故此时，流入H点的电流小于流出H点的电流，H点电压被拉低，第十五可控电流源G15中流过的第七电流I7减小，即第十一可控电流源G11负控制端电压/>减小；因此，当电路处于稳态时，第十一可控电流源G11负控制端的电压/>等于固定电压BG，此时可得第七电流/>。

并且，根据第二占空比调节电路中的电路连接关系，流过第七电阻R7的电流等于第七电流I7，因此，第五可控电流源G5中产生的第一电流I1与第七电流I7和第七电阻R7的乘积正相关，假设正相关系数为M2，故此时，第一电流；而第五可控电流源G5的输出端连接电容充放电控制电路的第二端。因此，第五可控电流源G5中产生的第一电流/>即第二占空比调节电路输入至电容充放电控制电路的第二端的电流和第二占空比调节电路中的第五电阻和第七电阻相关。

在一种可选的实施方式中，电容充放电控制电路包括：第一可控开关S1、第二可控开关S2、第三可控开关S3、第四可控开关S4、第五可控开关S5和第六可控开关S6。

第一可控开关S1的第一端连接第一占空比调节电路的第三端、第五可控开关S5的第一端和第六可控开关S6的第一端，第一可控开关S1的第二端和正控制端连接外部电源，第一可控开关S1的负控制端连接第二可控开关S2的正控制端、第四可控开关S4的负控制端、第五可控开关S5的正控制端以及输出电路的第一端，第二可控开关S2的第一端连接第二占空比调节电路的第三端、第三可控开关S3的第一端以及第四可控开关S4的第一端，第二可控开关S2的第二端和负控制端接地。

第三可控开关S3的正控制端连接输出电路的第三端，第三可控开关S3的负控制端接地，第三可控开关S3的第二端连接第四可控开关S4的第二端、第五可控开关S5的第二端、第六可控开关S6的第二端以及输出电路的第二端，第四可控开关S4的正控制端连接外部电源，第五可控开关S5的负控制端接地，第六可控开关S6的正控制端连接外部电源，第六可控开关S6的负控制端连接输出电路的第三端。

在一种可选的实施方式中，输出电路包括：第一反相器A1、第二反相器A2、第三反相器A3、第四反相器A4、第九电阻R9、第十电阻R10、第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5；第一反相器A1的一端连接电容充放电控制电路的第四端以及第三电容C3的一端，第一反相器A1的另一端连接第二反相器A2的一端，第二反相器A2的另一端连接第九电阻R9的一端、第四电容C4的一端以及第三反相器A3的一端，第三电容C3的另一端连接第九电阻R9的另一端、第十电阻R10的一端、第四电容C4的另一端以及第五电容C5的一端，第五电容C5的另一端连接第十电阻R10的另一端并接地，第三反相器A3的另一端连接第四反相器A4的一端以及输出电路的第三端，第四反相器A4的另一端连接电容充放电控制电路的第三端。

具体地，根据电容充放电控制电路以及输出电路中电路连接关系可知，当电路刚上电时，第三电容C3、第四电容C4和第五电容C5两端的电压均为0，即此时，A点电压为低电平（该低电平的大小为GND），A点电压经过第三反相器A3后得到的B点电压即为高电平，B点电压经过第四反相器A4后得到的C点电压即为低电平，故此时，第一可控开关S1、第三可控开关S3和第四可控开关S4导通，第二可控开关S2、第五可控开关S5和第六可控开关S6关断，因此，第一可控开关S1和第十七可控电流源G17组成的串联支路中产生电流，根据上述第一占空比调节电路中的电流变化分析可知，该电流为第十七可控电流源G17产生的第二电流I2；同时，第三可控开关S3和第四可控开关S4导通，则第五可控电流源G5中产生的第一电流I1通过导通的第三可控开关S3和第四可控开关S4为第三电容C3充电， D点的电压不断升高。

当D点电压升高到第一反相器A1的转换阈值电压Vth（优选为）时，第一反相器A1输出低电平，即此时，A点电压为高电平（该高电平的大小为反相器的电源电压VDD），A点电压经过第三反相器A3后得到的B点电压即为低电平，B点电压经过第四反相器A4后得到的C点电压即为高电平，故此时，第一可控开关S1、第三可控开关S3和第四可控开关S4关断，第二可控开关S2、第五可控开关S5和第六可控开关S6导通，此时根据第五可控电流源G5产生的第一电流I1，第二可控开关S2和第五可控电流源G5组成的串联支路中产生第一电流I1，第三电容C3通过第十七可控电流源G17、第五可控开关S5和第六可控开关S6放电，该串联支路中产生第二电流I2，D点的电压不断降低。

当D点电压降低到第一反相器A1的转换阈值电压Vth（优选为）时，第一反相器A1输出高电平，电路进入下一次循环。

由上述分析可知，当D点电压升高到第一反相器A1的转换阈值电压Vth（优选为）时，A点电压变为高电平（该高电平的大小为反相器的电源电压VDD），故此时，E点电压在第九电阻R9和第十电阻R10以及第四电容C4和第五电容C5的分压作用下，瞬间阶跃为或者/>；其中，当电路工作于低频状态时，A点电压通过第九电阻R9和第十电阻R10分压得到E点电压，且第四电容C4和第五电容C5用于提高E点电压的阶跃响应；当电路工作于高频状态时，A点电压通过第四电容C4和第五电容C5分压得到E点电压；且为了确保电路无论是工作在高频状态，还是低频状态，E点电压均相同，故此时，可将/>设计为等于/>。

因此，当D点电压升高到第一反相器A1的转换阈值电压Vth（优选为）时，由于E点电压瞬间阶跃，故此时，D点电压也由/>瞬间阶跃至/>；之后，当D点电压降低到第一反相器A1的转换阈值电压（优选为/>）时，A点电压变为低电平（GND），故此时，E点电压由/>瞬间阶跃为0，因此，D点电压也由/>瞬间阶跃至/>，之后，在电路的作用下，D点电压不断升高。

同时，由电路结构可知，B点电压，即输出端OUT的电压与A点电压相反；此时可得，当D点电压升高到第一反相器A1的转换阈值电压（优选为）时，输出端OUT的电压变为低电平，当D点电压降低到第一反相器A1的转换阈值电压（优选为/>）时，输出端OUT的电压变为高电平。

故此时，可得D点电压、E点电压和输出端OUT的电压波形图如图3所示。

由上述分析可知，无论电路工作在高频状态还是低频状态，占空比可调的电路结构均能输出高精度波形；同时，第三可控开关和第四可控开关并联连接，第五可控开关和第六可控开关并联连接，从而降低开关的导通阻抗，加快占空比可调的电路结构的输出响应速度。

同时，根据图3所示的波形图可知，第三电容C3的充放电的电压变化量均为，而基于上述分析可知，第三电容C3的充电电流为第一电流/>，第三电容C3的放电电流为第二电流/>，从而可得第三电容C3的充电时间T1为/>，第三电容C3的放电时间T2为/>，而由图3可知，输出端OUT的高电平时间与第三电容C3的充电时间T1相对应，输出端OUT的低电平时间与第三电容C3的放电时间T2相对应，从而可得，输出端OUT的电压波形的占空比为；由此可见，该电路结构输出电压波形的占空比和第二电阻R2的阻值、第四电阻R4的阻值、第八电阻R8的阻值、第五电阻R5的阻值以及第七电阻R7的阻值有关。即调整这几个电阻的阻值能够实现电路占空比的调节。而根据电路结构中的连接关系，为了便于调节，可以将第二电阻R2和第五电阻R5设置在集成电路控制芯片外部，第四电阻R4、第七电阻R7和第八电阻R8均设置于集成电路控制芯片内部，由此，可以通过调节集成电路控制芯片外部的第二电阻R2和第五电阻R5的阻值从而实现对占空比的调节。

本实施例还提供一种电池充电电路，包括：功率主电路和集成电路控制芯片，集成电路控制芯片包括上述实施例的占空比可调的电路结构。如图4所示，占空比可调的电路结构中第二电阻R2和第五电阻R5设置在集成电路控制芯片U1的外部，集成电路控制芯片U1的RD1引脚连接外接的第二电阻R2，RD2引脚连接外接的第五电阻R5。功率主电路包括集成电路控制芯片中的内置功率主开关管，同时，功率主电路还包括功率电感L1和第一二极管D1。对于功率主电路，其工作原理可以参照相关技术实现，在此不再赘述。此外，电池充电电路除了功率主电路和集成电路控制芯片，还包括其他外围电路结构，如第六电容C6、第七电容C7、第八电容C8、第十一电阻R11和第十二电阻R12。

本发明实施例提供的电池充电电路，包括具有占空比可调的电路结构的集成电路控制芯片，实现了对电池充电电路占空比的调节，增大了电池充电电路的应用范围；同时，扩大了电池充电电路的工作频率范围，提高了电池充电电路的可靠性、精度以及响应速度。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (10)

1.一种占空比可调的电路结构，其特征在于，包括：电流源电路、第一占空比调节电路、第二占空比调节电路、电容充放电控制电路以及输出电路；

所述电流源电路的第一端连接外部电源，所述电流源电路的第二端连接第一占空比调节电路的第一端，所述电流源电路的第三端连接所述第一占空比调节电路的第二端，所述电流源电路的第四端连接所述第二占空比调节电路的第一端，所述电流源电路的第五端连接所述第二占空比调节电路的第二端，所述电流源电路的第六端接地，所述电流源电路用于根据外部电源提供的电信号导通工作并为所述第一占空比调节电路和所述第二占空比调节电路提供工作电信号；

所述第一占空比调节电路的第三端连接所述电容充放电控制电路的第一端，所述第一占空比调节电路的第四端连接固定电压端，所述第一占空比调节电路的第五端接地，所述第一占空比调节电路的第六端连接外部电源，所述第一占空比调节电路用于在所述电流源电路提供的工作电信号的作用下，通过改变自身阻值，调节所述电容充放电控制电路输入至所述第一占空比调节电路的电流；

所述第二占空比调节电路的第三端连接所述电容充放电控制电路的第二端，所述第二占空比调节电路的第四端连接固定电压端，所述第二占空比调节电路的第五端接地，所述第二占空比调节电路的第六端连接外部电源，所述第二占空比调节电路用于在所述电流源电路提供的工作电信号的作用下，通过改变自身阻值，调节由所述第二占空比调节电路输入至电容充放电控制电路的电流；

所述电容充放电控制电路的第三端连接所述输出电路的第一端，所述电容充放电控制电路的第四端连接所述输出电路的第二端，所述电容充放电控制电路的第五端连接所述输出电路的第三端，所述电容充放电控制电路的第六端连接外部电源，所述电容充放电控制电路的第七端接地，所述电容充放电控制电路用于控制所述输出电路中电容的充放电，并根据所述第一占空比调节电路和所述第二占空比调节电路自身阻值改变时所述电容充放电控制电路中电流的变化调节所述输出电路中电容的充放电时间；

所述输出电路的第三端连接输出端，所述输出电路的第四端接地，所述输出电路用于根据电容的充放电时间的变化输出占空比可调节的电压。

2.根据权利要求1所述的占空比可调的电路结构，其特征在于，所述电流源电路包括：第一电流源、第一电阻、第一可控电流源、第二可控电流源、第三可控电流源和第四可控电流源；

所述第一电流源的一端连接所述第一电阻的一端、所述第一可控电流源的负控制端、所述第二可控电流源的负控制端、所述第三可控电流源的负控制端、所述第四可控电流源的负控制端，所述第一电流源的另一端接地，所述第一电阻的另一端连接所述第一可控电流源的正控制端和输入端、所述第二可控电流源的正控制端和输入端、所述第三可控电流源的正控制端和输入端、所述第四可控电流源的正控制端和输入端以及外部电源。

3.根据权利要求1所述的占空比可调的电路结构，其特征在于，所述第一占空比调节电路包括：第二电阻、第三电阻、第四电阻、第八电阻、第六可控电流源、第七可控电流源、第八可控电流源、第九可控电流源、第十可控电流源、第十六可控电流源、第十七可控电流源和第一电容；

所述第六可控电流源的正控制端和输入端连接第八可控电流源的正控制端和输入端以及电流源电路的第二端，所述第六可控电流源的输出端连接第七可控电流源的正控制端和输入端，所述第六可控电流源的负控制端连接所述第二电阻的一端以及所述第十可控电流源的负控制端和输出端，所述第七可控电流源的负控制端和输出端接地，所述第二电阻的另一端接地，所述第八可控电流源的负控制端连接固定电压端，所述第八可控电流源的输出端连接所述第三电阻一端以及所述第九可控电流源的正控制端，所述第三电阻的另一端连接所述第九可控电流源的负控制端和输出端并接地；

所述第九可控电流源的输入端连接所述电流源电路的第三端、所述第一电容的一端以及所述第十可控电流源的正控制端，所述第一电容的另一端接地，所述第十可控电流源的输入端连接所述第四电阻的一端以及所述第十六可控电流源的负控制端，所述第四电阻的另一端连接所述第十六可控电流源的正控制端和输入端以及外部电源，所述第十六可控电流源的输出端连接所述第八电阻的一端以及所述第十七可控电流源的正控制端，所述第八电阻的另一端连接所述第十七可控电流源的负控制端和输出端并接地，所述第十七可控电流源的输入端连接所述电容充放电控制电路的第一端。

4.根据权利要求1所述的占空比可调的电路结构，其特征在于，所述第二占空比调节电路包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、第五可控电流源、第十一可控电流源、第十二可控电流源、第十三可控电流源、第十四可控电流源、第十五可控电流源和第二电容；

所述第十一可控电流源的正控制端和输入端连接第十三可控电流源的正控制端和输入端以及电流源电路的第四端，所述第十一可控电流源的输出端连接第十二可控电流源的正控制端和输入端，所述第十一可控电流源的负控制端连接所述第五电阻的一端以及所述第十五可控电流源的负控制端和输出端，所述第十二可控电流源的负控制端和输出端接地，所述第五电阻的另一端接地，所述第十三可控电流源的负控制端连接固定电压端，所述第十三可控电流源的输出端连接所述第六电阻一端以及所述第十四可控电流源的正控制端，所述第六电阻的另一端连接所述第十四可控电流源的负控制端和输出端并接地；

所述第十四可控电流源的输入端连接所述电流源电路的第五端、所述第二电容的一端以及所述第十五可控电流源的正控制端，所述第二电容的另一端接地，所述第十五可控电流源的输入端连接所述第七电阻的一端以及所述第五可控电流源的负控制端，所述第七电阻的另一端连接所述第五可控电流源的正控制端和输入端以及外部电源，所述第五可控电流源的输出端连接所述电容充放电控制电路的第二端。

5.根据权利要求1所述的占空比可调的电路结构，其特征在于，所述电容充放电控制电路包括：第一可控开关、第二可控开关、第三可控开关、第四可控开关、第五可控开关和第六可控开关；

所述第一可控开关的第一端连接所述第一占空比调节电路的第三端、所述第五可控开关的第一端和所述第六可控开关的第一端，所述第一可控开关的第二端和正控制端连接外部电源，所述第一可控开关的负控制端连接所述第二可控开关的正控制端、所述第四可控开关的负控制端、所述第五可控开关的正控制端以及所述输出电路的第一端，所述第二可控开关的第一端连接所述第二占空比调节电路的第三端、所述第三可控开关的第一端以及所述第四可控开关的第一端，所述第二可控开关的第二端和负控制端接地；

所述第三可控开关的正控制端连接所述输出电路的第三端，所述第三可控开关的负控制端接地，所述第三可控开关的第二端连接所述第四可控开关的第二端、所述第五可控开关的第二端、所述第六可控开关的第二端以及所述输出电路的第二端，所述第四可控开关的正控制端连接外部电源，所述第五可控开关的负控制端接地，所述第六可控开关的正控制端连接外部电源，所述第六可控开关的负控制端连接所述输出电路的第三端。

6.根据权利要求1所述的占空比可调的电路结构，其特征在于，所述输出电路包括：第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第九电阻、第十电阻、第三电容、第四电容和第五电容；

所述第一反相器的一端连接所述电容充放电控制电路的第四端以及所述第三电容的一端，所述第一反相器的另一端连接所述第二反相器的一端，所述第二反相器的另一端连接所述第九电阻的一端、所述第四电容的一端以及所述第三反相器的一端，所述第三电容的另一端连接所述第九电阻的另一端、所述第十电阻的一端、所述第四电容的另一端以及所述第五电容的一端，所述第五电容的另一端连接所述第十电阻的另一端并接地，所述第三反相器的另一端连接所述第四反相器的一端以及所述输出电路的第三端，所述第四反相器的另一端连接所述电容充放电控制电路的第三端。

7.根据权利要求3所述的占空比可调的电路结构，其特征在于，所述输出电路中电容的放电时间根据所述第二电阻的阻值、所述第四电阻的阻值和所述第八电阻的阻值确定，所述第四电阻和所述第八电阻设置在集成电路控制芯片内部，所述第二电阻设置在集成电路控制芯片外部。

8.根据权利要求4所述的占空比可调的电路结构，其特征在于，所述输出电路中电容的充电时间根据所述第五电阻的阻值和所述第七电阻的阻值确定，所述第七电阻设置在集成电路控制芯片内部，所述第五电阻设置在集成电路控制芯片外部。

9.根据权利要求6所述的占空比可调的电路结构，其特征在于：

当电路工作于低频状态时，第一位置电压通过第九电阻和第十电阻分压得到第二位置电压，所述第四电容和第五电容用于提高第二位置电压的阶跃响应；

当电路工作于高频状态时，第一位置电压通过第四电容和第五电容分压得到第二位置电压，所述第一位置为第二反相器和第三反相器的连接点位置，所述第二位置为第九电阻和第十电阻连接点位置。

10.一种电池充电电路，其特征在于，包括：功率主电路和集成电路控制芯片，所述集成电路控制芯片包括权利要求1-9任一项所述的占空比可调的电路结构。