[發明專利]一種升壓型電池充電管理系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310024894.3
• 申請日: 2013-01-22
• 公開（公告）號: CN103066666A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 趙晨;程帥;姚杰
• 申請（專利權）人: 矽力杰半導體技術(杭州)有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電源領域，尤其涉及一種升壓型電池充電管理系統及其控制方法。

背景技術

目前比較常見的電池充電管理系統以降壓型拓撲結構為主，其輸入端為電源適配器供電，輸出端連接的電池為單節或多節。逐步成為市場主流的USB供電系統，其供電電壓一般額定為5V，面向主流的單節鋰電池可以利用降壓型拓撲實現單節電池充電。但是隨著消費類便攜設備的功率越來越大，多節鋰電池的需求越來越明顯，因此升壓型拓撲逐漸開始應用在多節鋰電池串聯的電池管理系統中，相應的亟需比較成熟的系統結構和控制方案。另外，對于電子設備經常出現的異常情況如輸入電流過大、輸出端短路保護等，如果直接用較大的電流充電，容易損壞電子設備及其電池，縮短電子設備的使用壽命。因此，需要在充電系統中對于這些特殊情況予以考慮，并設置相應的保護電路。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種升壓型電池充電管理系統及其控制方法，以實現對多節電池充電過程的控制。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

依據本發明一實施例的一種升壓型電池充電管理系統，包括升壓變換電路和充電控制電路；其中，

所述升壓變換電路接收一直流輸入電壓并對其進行升壓轉換得到一輸出信號，所述輸出信號對電池進行充電；

所述充電控制電路與所述升壓變換電路的輸出端連接，當電池電壓小于第一閾值電壓時，所述充電控制電路對所述輸出信號進行調節，以保持電池充電電流為涓流電流；當電池電壓大于所述第一閾值電壓時，所述輸出信號直接對電池進行充電；其中所述第一閾值電壓大于所述直流輸入電壓。

進一步的，所述充電控制電路包括一功率管和功率管控制電路；

所述功率管的第一輸入端和第二輸入端分別連接在所述升壓變換電路的輸出端和電池之間；

當電池電壓小于所述第一閾值電壓時，所述功率管控制電路調節所述功率管的控制端電壓使其工作在線性區域，以調節電池充電電流為涓流電流；

當電池電壓大于所述第一閾值電壓時，所述功率管控制電路控制所述功率管處于導通狀態。

進一步的，所述升壓變換電路包括功率級電路和升壓變換控制電路；

所述升壓變換控制電路控制所述功率級電路的開關動作以維持所述輸出信號恒定；

當電池電壓小于所述第一閾值電壓時，所述升壓變換控制電路維持所述輸出信號的電壓值為第一工作電壓，所述第一工作電壓大于所述第一閾值電壓；

當電池電壓大于所述第一閾值電壓而小于終值電壓時，所述升壓變換控制電路維持所述輸出信號的電流值為第一工作電流；

當電池電壓等于所述終值電壓時，所述升壓變換控制電路維持所述輸出信號的電壓值為終值電壓，直至電池充電電流小于關斷電流閾值，所述升壓變換電路停止工作。

進一步的，所述升壓變換控制電路包括第一反饋電路、第二反饋電路、第三反饋電路、選擇電路和PWM控制電路；其中，

所述第一反饋電路根據所述輸出信號的電壓值和第一工作電壓的誤差產生第一反饋信號；

所述第二反饋電路根據所述輸出信號的電流值和第一工作電流的誤差產生第二反饋信號；

所述第三反饋電路根據電池電壓與所述終值電壓的誤差產生第三反饋信號；

所述選擇電路選取所述第一反饋信號、第二反饋信號和第三反饋信號中最低者輸出給所述PWM控制電路；

所述PWM控制電路根據所述選擇電路的輸出信號控制所述功率級電路的開關動作。

進一步的，所述第一反饋電路和第二反饋電路接收一屏蔽信號，所述屏蔽信號根據電池電壓與所述第一閾值電壓的比較結果選擇性地將所述第一反饋信號或第二反饋信號拉高。

進一步的，包括一限流保護電路，當所述直流輸入電壓小于限流電壓閾值時，限流保護電路對電池充電電流進行限制，進而限制所述升壓變換電路的輸入電流。

進一步的，包括一短路保護電路，當電池電壓小于短路保護閾值時，所述短路保護電路控制電池充電電流為第一電流值，所述第一電流值小于所述涓流電流。

優選的，當耗能負載代替電池與所述升壓變換電路連接且負載電壓小于第一閾值電壓時，所述短路保護電路控制電池充電電流為斷續電流，其最大值大于所述輸出信號為第一閾值電壓時對應的負載電流。

優選的，所述升壓變換電路的拓撲為Boost變換器、Buck-Boost變換器、Sepic變換器、Cuk變換器或Zeta變換器。