[發(fā)明專利]一階恒流模式充電電路及恒流-恒壓模式可切換充電電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410384283.4
• 申請(qǐng)日: 2014-08-06
• 公開（公告）號(hào): CN104158244A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王博;黃勇光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海凌陽(yáng)科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02M3/00
• 代理公司: 北京博思佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11415
• 代理人: 林祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及開關(guān)式充電器(Switching?charger)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種恒流模式充電電路及恒流-恒壓模式可切換充電電路。

背景技術(shù)

開關(guān)式充電電路已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電子產(chǎn)品中，比如筆記本電腦、移動(dòng)電話、尋呼機(jī)、PDA等。傳統(tǒng)的開關(guān)式充電的恒流模式(CC?mode)充電電路多采用降壓型(Buck)DC-DC的基本結(jié)構(gòu)。參看圖1，現(xiàn)有的降壓型(Buck)DC-DC結(jié)構(gòu)包括RS觸發(fā)器、脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)與開關(guān)、儲(chǔ)能電感等元件外，其在輸出的負(fù)載上加入電流采樣(sense)單元(即圖1中空心圓圈表示電流采樣)，通過(guò)負(fù)反饋環(huán)路(即圖1電路)確保輸出電流恒定。

如果假設(shè)降壓型(Buck)DC-DC結(jié)構(gòu)的電感峰值電流控制回路(圖中虛線所示)閉環(huán)增益(closed?loop?gain?of?inductor?peak?current?control?loop)為1/R_i，對(duì)圖1進(jìn)行簡(jiǎn)化的電路框圖如圖2所示。

根據(jù)負(fù)反饋的原理可以獲得以下公式：

V_out(s)＝V_refH(s)??(1),其中H(s)是整個(gè)系統(tǒng)的閉環(huán)傳輸函數(shù)(Close?loop?TF)，V_out(S)是所述系統(tǒng)的輸出電壓，V_ref是所述系統(tǒng)的參考電壓。

由此可獲得：I_out(s)＝V_out(s)/R_load＝V_refH(s)/R_load＝I_refR_refH(s)/R_load??(2)，其中I_out(S)是所述開關(guān)式充電電路的輸出電流，R_load是所述開關(guān)式充電電路的等效負(fù)載電阻，I_ref是所述開關(guān)式充電電路的參考電流，R_ref是所述開關(guān)式充電電路的參考負(fù)載電阻。

由上述公式(2)可知，I_out(s)和V_out(s)具有相同的零極點(diǎn)分布,所以所述開關(guān)式充電電路在恒流模式下充電電路的開環(huán)傳輸函數(shù)和降壓型DC-DC結(jié)構(gòu)的開環(huán)傳輸函數(shù)有相同的零極點(diǎn)分布，即在單元增益帶寬(Unit?gain?bandwidth)內(nèi)部有三個(gè)極點(diǎn)和兩個(gè)零點(diǎn)，而多極點(diǎn)和零點(diǎn)系統(tǒng)(即高階系統(tǒng))通常都比較難設(shè)計(jì)補(bǔ)償電路。

因此，使用現(xiàn)有的恒流模式充電電路的開關(guān)式充電電路和電流模式控制(CPM)的降壓型DC-DC結(jié)構(gòu)具有相同的零/極點(diǎn)分布，造成環(huán)路補(bǔ)償電路很復(fù)雜，初始的電路響應(yīng)是非線性響應(yīng)而必須采用軟啟動(dòng)電路(soft?start?up?circuits)防止初始響應(yīng)時(shí)的大電流出現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種一階恒流模式充電電路，其環(huán)路補(bǔ)償電路非常簡(jiǎn)單，電路的初始響應(yīng)很平穩(wěn)而無(wú)需軟啟動(dòng)電路防止初始響應(yīng)時(shí)大電流出現(xiàn)。

本發(fā)明還提供一種恒流-恒壓模式可切換充電電路，其實(shí)現(xiàn)了恒流模式到恒壓模式的平滑過(guò)渡。

本發(fā)明提供一種一階恒流模式充電電路，包括：

電流積分比較器，對(duì)儲(chǔ)能電感輸出的電流進(jìn)行周期性采樣，將采樣電流和參考電流進(jìn)行比較，并獲得兩者的差值；

第一接地電容，連接所述電流積分比較器的輸出端，用于將所述采樣電流和參考電流的差值通過(guò)電容積分變成放大的誤差電壓；

所述電流積分比較器和所述第一接地電容構(gòu)成電流積分器，為所述恒流模式充電電路提供增益和一個(gè)極點(diǎn)；

第一運(yùn)算放大器，正輸入端分別連接所述電流積分比較器及第一接地電容，輸出端連接其負(fù)輸入端；

電流控制回路，接收所述第一運(yùn)算放大器的輸出信號(hào)并將所述電流控制回路所包含的儲(chǔ)能電感的電流發(fā)送給所述電流積分比較器。

進(jìn)一步，本發(fā)明所述電流積分比較器包括：第一開關(guān)、第二開關(guān)、第三開關(guān)，所述第一開關(guān)一端連接所述參考電流，另一端連接并聯(lián)的第二開關(guān)、第三開關(guān)和第一接地電容，所述第二開關(guān)的另一端所述采樣電流后接地，所述第三開關(guān)的另一端連接所述參考電流后接地，所述第二開關(guān)在所述電流積分比較器的控制信號(hào)是高電平時(shí)閉合，所述第三開關(guān)在所述電流積分比較器的控制信號(hào)是低電平時(shí)閉合，所述第一開關(guān)閉合的時(shí)間是第二開關(guān)和第三開關(guān)閉合的時(shí)間。