CN201210626Y

CN201210626Y - 锂电池充电器控制集成电路及其恒流恒压控制电路

Info

Publication number: CN201210626Y
Application number: CNU2008200492468U
Authority: CN
Inventors: 吴纬国; 范建新
Original assignee: Guangzhou Nanker Integrated Electronic Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Nanker Integrated Electronic Co Ltd
Priority date: 2008-06-16
Filing date: 2008-06-16
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2018-06-16

Abstract

本实用新型公开了一种充电时间短、空载功耗小的锂电池充电器控制集成电路及其恒流恒压控制电路。该控制电路包括电压采样电阻网络、比较器(OP4)、SMIT电路、主充电P－MOSFET(P79)，电压采样电阻网络的分压端(T)与比较器(OP4)的同相输入端相连接，基准电压输入端(L1)与比较器(OP4)的反相输入端相连接，SMIT电路的输入端与比较器(OP4)的输出端相连接、输出端与开关控制P－MOSFET(P93)及N－MOSFET(N72)的栅极相连接，开关控制P－MOSFET(P93)的源极、漏极分别与比较器(OP4)的输出端及主充电P－MOSFET(P79)的栅极相连接，开关控制N－MOSFET(N72)的源极、漏极分别接地端及主充电P－MOSFET(P79)的栅极相连接。

Description

锂电池充电器控制集成电路及其恒流恒压控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种锂电池充电器控制集成电路及其恒流恒压控制电路。

背景技术

目前在移动电话等电子产品上普遍使用可反复充电的锂离子电池作为供电电源，这种锂离子电池需要采用充电器进行充电。目前锂电池充电器大都采用各种各样的专用控制集成电路(IC)和各种采样电路。当前的通用锂电池充电器大多采用双极运放(如LM358)控制分立器件PNP(如S8550)对锂电池进行限压充电，在充电过程中，随着被充电电池电压的升高，其充电电流不断减小，直到充电电池电压达到其设定值(一般标称值为4.2V)，此时充电电压保持不变维持小电流充放电，使电池达到平衡。这种充电器的缺点是充电时间长、空载功耗大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种充电时间短、空载功耗小、充电效果好的锂电池充电器控制集成电路的恒流恒压控制电路。

另外，本实用新型还提供一种采用该恒流恒压控制电路的锂电池充电器控制集成电路。

本实用新型锂电池充电器控制集成电路的恒流恒压控制电路所采用的技术方案是：本实用新型锂电池充电器控制集成电路的恒流恒压控制电路包括锂电池正极端口、电源输入端、基准电压输入端、电压采样电阻网络、比较器、SMIT电路、主充电P—MOSFET、开关控制P—MOSFET、开关控制N—MOSFET，所述电压采样电阻网络包括采样电压端、分压端、接地端，所述采样电压端与所述正极端口相连接、所述分压端与所述比较器的同相输入端相连接，所述基准电压输入端与所述比较器的反相输入端相连接，所述SMIT电路的输入端与所述比较器的输出端相连接，所述SMIT电路的输出端与所述开关控制P—MOSFET的栅极及所述开关控制N—MOSFET的栅极相连接，所述开关控制P—MOSFET的源极、漏极分别与所述比较器的输出端及所述主充电P—MOSFET的栅极相连接，所述开关控制N—MOSFET的源极、漏极分别所述接地端及所述主充电P—MOSFET的栅极相连接，所述主充电P—MOSFET的源极、漏极分别与所述电源输入端、所述正极端口相连接。

所述电压采样电阻网络的所述分压端与所述接地端之间接有两组相互并联连接的电阻，所述采样电压端与所述分压端之间也接有电阻，各所述电阻的电阻值均相等，通过各所述电阻的数量及连接关系控制所述采样电压端的电压与所述分压端的电压值之间的比例关系。

本实用新型锂电池充电器控制集成电路所采用的技术方案是：本实用新型锂电池充电器控制集成电路包括恒流恒压控制电路，所述恒流恒压控制电路包括锂电池正极端口、电源输入端、基准电压输入端、电压采样电阻网络、比较器、SMIT电路、主充电P—MOSFET、开关控制P—MOSFET、开关控制N—MOSFET，所述电压采样电阻网络包括采样电压端、分压端、接地端，所述采样电压端与所述正极端口相连接、所述分压端与所述比较器的同相输入端相连接，所述基准电压输入端与所述比较器的反相输入端相连接，所述SMIT电路的输入端与所述比较器的输出端相连接，所述SMIT电路的输出端与所述开关控制P—MOSFET的栅极及所述开关控制N—MOSFET的栅极相连接，所述开关控制P—MOSFET的源极、漏极分别与所述比较器的输出端及所述主充电P—MOSFET的栅极相连接，所述开关控制N—MOSFET的源极、漏极分别所述接地端及所述主充电P—MOSFET的栅极相连接，所述主充电P—MOSFET的源极、漏极分别与所述电源输入端、所述正极端口相连接。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型所述恒流恒压控制电路包括锂电池正极端口、电源输入端、基准电压输入端、电压采样电阻网络、比较器、SMIT电路、主充电P—MOSFET、开关控制P—MOSFET、开关控制N—MOSFET，所述电压采样电阻网络包括采样电压端、分压端、接地端，所述采样电压端与所述正极端口相连接、所述分压端与所述比较器的同相输入端相连接，所述基准电压输入端与所述比较器的反相输入端相连接，所述SMIT电路的输入端与所述比较器的输出端相连接，所述SMIT电路的输出端与所述开关控制P—MOSFET的栅极及所述开关控制N—MOSFET的栅极相连接，所述开关控制P—MOSFET的源极、漏极分别与所述比较器的输出端及所述主充电P—MOSFET的栅极相连接，所述开关控制N—MOSFET的源极、漏极分别所述接地端及所述主充电P—MOSFET的栅极相连接，所述主充电P—MOSFET的源极、漏极分别与所述电源输入端、所述正极端口相连接，本实用新型利用了SMIT电路输入端所要求的高低电平不一致的特性来实现恒流恒压充电，当电池两端电压小于4.2V时，所述分压端的电压小于基准电压，则所述比较器输出低电平，随着充电时间的增加电池电压也增加，所述比较器输出电压也不断增加，在所述比较器的输出电压未达到所述SMIT电路的翻转电平前，所述SMIT电路始终输出高电平，使得所述开关控制P—MOSFET关断，所述主充电P—MOSFET的栅极电平直接被所述开关控制N—MOSFET拉低到地电平，使所述主充电P—MOSFET的栅极与源极之间的电压V_GS＝VDD的情况下恒流充电，直到被充电的电池电压达到4.2V，此时所述分压端的电压等于基准电压，则所述比较器输出高电平达到所述SMIT电路的翻转电平，使所述SMIT电路输出低电平，使所述开关控制P—MOSFET导通，使所述主充电P—MOSFET的栅极直接受所述比较器控制，致使充电输出电压稳压在4.2V，充电电流不断减小，直到电池充满电，故本实用新型充电时间短、空载功耗小、充电效果好；

由于本实用新型所述电压采样电阻网络的所述分压端与所述接地端之间接有两组相互并联连接的电阻，所述采样电压端与所述分压端之间也接有电阻，各所述电阻的电阻值均相等，通过各所述电阻的数量及连接关系控制所述采样电压端的电压与所述分压端的电压值之间的比例关系，本实用新型利用了一般锂电池充电器的充电电压为4.2V的特点，通过各所述电阻的数量及连接关系控制所述分压端的电压，当被采样电压即所述采样电压端为4.2V时，所述分压端的电压为一固定值，当采用基准电压等于所述分压端的电压时，很容易利用运算放大器实现4.2V的稳压，所述分压端电压值与各所述电阻的具体电阻值及其精度都无关，而只需要各所述电阻为规格相同的电阻就能够准确确定采样电压，很方便在集成电路中实现，故本实用新型制造简便、采样精确、充电过程控制精确。

附图说明

图1是本实用新型锂电池充电器控制集成电路的恒流恒压控制电路的电路原理图；

图2是本实用新型锂电池充电器控制集成电路的电路原理图；

图3是本实用新型锂电池充电器控制集成电路的一个应用连接示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本实用新型的锂电池充电器控制集成电路包括充电指示控制电路2、短路保护电路3、极性切换开关控制电路4及恒流恒压控制电路，所述恒流恒压控制电路包括锂电池正极端口BT+、电源输入端VDD、基准电压输入端L1、电压采样电阻网络1、比较器OP4、SMIT电路SMIT、主充电P—MOSFET P79、开关控制P—MOSFET P93、开关控制N—MOSFET N72，所述电压采样电阻网络1包括采样电压端、分压端T、接地端，所述采样电压端与所述正极端口BT+相连接、所述分压端T与所述比较器OP4的同相输入端+相连接，所述基准电压输入端L1与所述比较器OP4的反相输入端—相连接，所述SMIT电路SMIT的输入端与所述比较器OP4的输出端相连接，所述SMIT电路SMIT的输出端与所述开关控制P—MOSFET P93的栅极及所述开关控制N—MOSFET N72的栅极相连接，所述开关控制P—MOSFET P93的源极、漏极分别与所述比较器OP4的输出端及所述主充电P—MOSFET P79的栅极相连接，所述开关控制N—MOSFET N72的源极、漏极分别所述接地端及所述主充电P—MOSFET P79的栅极相连接，所述主充电P—MOSFET P79的源极、漏极分别与所述电源输入端VDD、所述正极端口BT+相连接。

设定基准电压V_L1＝1.68V，本实用新型对锂电池进行恒流恒压充电的控制过程如下：

(1)起初，所述正极端口BT+的电压V_BT+<4.2V，所述分压端T的电压V_T<1.68V，使得所述比较器OP4输出低电平，随着充电时间的增加电池电压也增加，所述比较器OP4的输出电压也不断增加，在所述比较器OP4的输出电压未达到所述SMIT电路SMIT的翻转电平前，所述SMIT电路始终输出高电平，因此所述开关控制P—MOSFET P93关断、所述开关控制N—MOSFET N72导通，所述主充电P—MOSFET P79的栅极电平直接被所述开关控制N—MOSFET N72拉低到地电平，使得所述主充电P—MOSFET P79导通，使所述主充电P—MOSFET P79的栅极与源极之间的电压在V_GS＝VDD的情况下对电池进行恒流充电，直到被充电的电池电压达到4.2V；

(2)当被充电的电池电压V_BT+＝4.2V时，所述分压端的电压V_T＝1.68V，所述比较器OP4输出输出高电平达到所述SMIT电路SMIT的翻转电平，使所述SMIT电路输出低电平，使所述开关控制N—MOSFET N72关断、所述开关控制P—MOSFET P93导通，此时所述主充电P—MOSFET P79的栅极直接受所述比较器OP4的输出端直接控制，使充电输出电压V_BT+稳压保持在4.2V，以对电池进行恒压充电，此时充电电流不断减小，直到电池充满电为止。

所述电压采样电阻网络1的所述分压端T与所述接地端之间接有两组相互并联连接的电阻一组为R21，另外一组为R22、R23串联，所述采样电压端与所述分压端T之间也接有一个电阻R20，各所述电阻R20、R21、R22、R23的电阻值均相等，通过各所述电阻R20、R21、R22、R23的数量及连接关系控制所述采样电压端A的电压与所述分压端T的电压值之间的比例关系。利用锂电池充电器的充电电压为4.2V的特点，当被采样电压即所述采样电压端为4.2V时，所述分压端T的电压为1.68V，当采用基准电压Vref＝1.68V的基准时，很容易利用运算放大器实现4.2V的稳压，所述分压端T电压值与各所述电阻R20、R21、R22、R23的具体电阻值及其精度都无关，而只需要各所述电阻为规格相同的电阻就能够准确确定采样电压，很方便在集成电路中实现，因此本实用新型制造简便、采样精确、充电过程控制精确。

当然，本实用新型的电阻的数量及具体连接方式不限于以上实施例中所述，比如两组相互并联连接的电阻的数量可以进行相应变化，以满足不同的基准电压的要求。

本实用新型锂电池充电器控制集成电路有电源输入端VDD、接地端GND，锂电池正负极端口BT+、BT—，外接电容端口CBP，及电源指示端口L3、充电指示端口L2、饱和指示端口L1，因此在封装后有8个外接脚，而且外围电路非常简单，外围元件少，集成化程度高，易于推广和使用。

本实用新型可广泛应用于锂电池充电领域。

在不脱离本实用新型发明思想的情况下，凡应用本实用新型说明书及附图内容及所做的各种等效变化，均理同包含于本实用新型的权利要求范围内。

Claims

1、一种锂电池充电器控制集成电路的恒流恒压控制电路，其特征在于：包括锂电池正极端口(BT+)、电源输入端(VDD)、基准电压输入端(L1)、电压采样电阻网络(1)、比较器(OP4)、SMIT电路(SMIT)、主充电P—MOSFET(P79)、开关控制P—MOSFET(P93)、开关控制N—MOSFET(N72)，所述电压采样电阻网络(1)包括采样电压端、分压端(T)、接地端，所述采样电压端与所述正极端口(BT+)相连接、所述分压端(T)与所述比较器(OP4)的同相输入端(+)相连接，所述基准电压输入端(L1)与所述比较器(OP4)的反相输入端(—)相连接，所述SMIT电路(SMIT)的输入端与所述比较器(OP4)的输出端相连接，所述SMIT电路(SMIT)的输出端与所述开关控制P—MOSFET(P93)的栅极及所述开关控制N—MOSFET(N72)的栅极相连接，所述开关控制P—MOSFET(P93)的源极、漏极分别与所述比较器(OP4)的输出端及所述主充电P—MOSFET(P79)的栅极相连接，所述开关控制N—MOSFET(N72)的源极、漏极分别所述接地端及所述主充电P—MOSFET(P79)的栅极相连接，所述主充电P—MOSFET(P79)的源极、漏极分别与所述电源输入端(VDD)、所述正极端口(BT+)相连接。

2、根据权利要求1所述的锂电池充电器控制集成电路的恒流恒压控制电路，其特征在于：所述电压采样电阻网络(1)的所述分压端(T)与所述接地端之间接有两组相互并联连接的电阻(R21，R22、R23)，所述采样电压端(A)与所述分压端(T)之间也接有电阻(R20)，各所述电阻(R20、R21、R22、R23)的电阻值均相等，通过各所述电阻(R20、R21、R22、R23)的数量及连接关系控制所述采样电压端(A)的电压与所述分压端(T)的电压值之间的比例关系。

3、一种锂电池充电器控制集成电路，包括恒流恒压控制电路，其特征在于：所述恒流恒压控制电路包括锂电池正极端口(BT+)、电源输入端(VDD)、基准电压输入端(L1)、电压采样电阻网络(1)、比较器(OP4)、SMIT电路(SMIT)、主充电P—MOSFET(P79)、开关控制P—MOSFET(P93)、开关控制N—MOSFET(N72)，所述电压采样电阻网络(1)包括采样电压端、分压端(T)、接地端，所述采样电压端与所述正极端口(BT+)相连接、所述分压端(T)与所述比较器(OP4)的同相输入端(+)相连接，所述基准电压输入端(L1)与所述比较器(OP4)的反相输入端(—)相连接，所述SMIT电路(SMIT)的输入端与所述比较器(OP4)的输出端相连接，所述SMIT电路(SMIT)的输出端与所述开关控制P—MOSFET(P93)的栅极及所述开关控制N—MOSFET(N72)的栅极相连接，所述开关控制P—MOSFET(P93)的源极、漏极分别与所述比较器(OP4)的输出端及所述主充电P—MOSFET(P79)的栅极相连接，所述开关控制N—MOSFET(N72)的源极、漏极分别所述接地端及所述主充电P—MOSFET(P79)的栅极相连接，所述主充电P—MOSFET(P79)的源极、漏极分别与所述电源输入端(VDD)、所述正极端口(BT+)相连接。

4、根据权利要求3所述的锂电池充电器控制集成电路，其特征在于：所述电压采样电阻网络(1)的所述分压端(T)与所述接地端之间接有两组相互并联连接的电阻(R21，R22、R23)，所述采样电压端(A)与所述分压端(T)之间也接有电阻(R20)，各所述电阻(R20、R21、R22、R23)的电阻值均相等，通过各所述电阻(R20、R21、R22、R23)的数量及连接关系控制所述采样电压端(A)的电压与所述分压端(T)的电压值之间的比例关系。