專利名稱：一種充電供電電路、方法及應(yīng)用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能充電領(lǐng)域，尤其涉及一種充電供電電路、方法及應(yīng)用設(shè)備。
背景技術(shù)：
對(duì)于同時(shí)支持可充電電池供電、和電源直接供電兩種方式的設(shè)備(例如，移動(dòng)電子設(shè)備手機(jī)，便攜儀表等)而言，當(dāng)安裝有可充電電池的設(shè)備連接電源(例如，通用串行總線USB或電源適配器)時(shí)，該電源會(huì)通過(guò)充電供電電路同時(shí)對(duì)電池充電并對(duì)系統(tǒng)供電。隨著上述設(shè)備的系統(tǒng)功耗的增大，電池充電和系統(tǒng)供電的效率也越來(lái)越重要。具體的，系統(tǒng)供電和電池充電的效率越高，系統(tǒng)供電和電池充電的損耗越小，芯片發(fā)熱也就越低，這樣一來(lái)，在提高設(shè)備使用壽命的同時(shí)也降低了板極系統(tǒng)的散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)難度；此外，提高電池充電和系統(tǒng)供電的效率，也有利于延長(zhǎng)電池的使用壽命。目前，主要采用以下三種常用的充電供電電路如圖I所示的充電供電電路，電源(USB或電源適配器)11通過(guò)充電控制芯片(在圖I中未標(biāo)示)同時(shí)進(jìn)行電池充電和系統(tǒng)供電，系統(tǒng)14直接連在電池13端。利用這種充電供電電路，只要設(shè)備上安裝有電池13，系統(tǒng)14就只從電池13取電， 這樣電池13將會(huì)邊充電邊放電，因此會(huì)導(dǎo)致電池13充電時(shí)間的延長(zhǎng)和長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)充電，從而造成電池充電的效率很低，同時(shí)降低了電池13使用壽命；另外，若該方案中充電器12為線性充電器，其充電和供電效率都很低。圖2是目前較為常用的充電供電電路。該電路通過(guò)充電控制芯片(在圖2中未標(biāo)示)，使得電源(USB或電源適配器)21分別對(duì)電池23充電和系統(tǒng)24供電，其中，LD0(Low Dropout regulator,低壓差線性穩(wěn)壓器)/開(kāi)關(guān)25的一端連接電源,另一端連接線性充電器22的第一端并連接系統(tǒng)24，線性充電器22的第二端連接電池23。由于該方案對(duì)電池23的充電采用線性充電器22，因此充電和供電的效率都很低。圖3是目前業(yè)界主推的充電供電電路。如圖3所示，電源(USB或電源適配器)31 連接BUCK電路(降壓式變換電路)35的輸入端，BUCK電路35的輸出端分別連接系統(tǒng)34和系統(tǒng)負(fù)載開(kāi)關(guān)32的源極，該系統(tǒng)負(fù)載開(kāi)關(guān)32的漏極又與電池33相連接。該方案采用開(kāi)關(guān)型電路對(duì)充電支路和系統(tǒng)供電支路提供總電流，對(duì)電池33充電主要利用系統(tǒng)負(fù)載開(kāi)關(guān)32 進(jìn)行線性控制，通過(guò)環(huán)路控制使系統(tǒng)34端電壓跟隨電池33電壓以提高充電效率。其不足之處在于，對(duì)系統(tǒng)供電因?yàn)橛砷_(kāi)關(guān)型電路提供，所以開(kāi)關(guān)型電路效率即為對(duì)系統(tǒng)34供電效率，同時(shí)由于其負(fù)載變化范圍較大，故平均效率不高。對(duì)電池33充電效率由開(kāi)關(guān)型電路效率和系統(tǒng)負(fù)載開(kāi)關(guān)32效率的乘積決定，由于負(fù)載開(kāi)關(guān)32的效率小于1，因此充電效率將始終低于開(kāi)關(guān)型電路效率?？梢?jiàn)，對(duì)于現(xiàn)有的充電技術(shù)方案而言，難以解決電池充電和系統(tǒng)供電效率低的問(wèn)題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種對(duì)于可充電電池的充電供電電路、方法及應(yīng)用設(shè)備，以提高電池充電和系統(tǒng)供電效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一方面，提供一種充電供電電路，其特征在于，包括供電支路和充電支路；其中， 所述供電支路的一端與電源相連，另一端與系統(tǒng)相連；所述充電支路的一端與所述電源相連，另一端與電池相連；所述供電支路上連接有第一晶體管，且其源漏極連接在該供電支路中，其柵極連接邏輯開(kāi)關(guān)的線路選擇端；所述充電支路上連接有第二晶體管，且其源漏極連接在該充電支路中，其柵極連接充電控制器的輸出端；第三晶體管的源漏極分別連接所述電池和系統(tǒng)，其柵極連接第一控制模塊；所述邏輯開(kāi)關(guān)的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別連接第一比較器的輸出端、第二比較器的輸出端，且該邏輯開(kāi)關(guān)的第一線路選擇端連接第一放大器的輸出端，第二線路選擇端連接開(kāi)啟控制〗而441 ；所述充電控制器的三個(gè)輸入端分別連接第二放大器的輸出端、第三放大器的輸出端、第四放大器的輸出端；所述充電供電電路還包括加法器；所述加法器的第一輸入端輸入所述供電支路的電壓，第二輸入端輸入所述充電支路的電壓，其輸出端為所述供電支路與所述充電支路的電壓之和。其中，所述第一放大器的輸入端正極輸入第一預(yù)設(shè)電平，其輸入端負(fù)極與所述加法器的輸出端相連接，輸入所述供電支路與所述充電支路的電壓之和；所述第二放大器的輸入端正極輸入第二預(yù)設(shè)電平，其輸入端負(fù)極與所述加法器的輸出端相連接，輸入所述供電支路與所述充電支路的電壓之和；所述第三放大器的輸入端負(fù)極輸入所述充電支路的電壓，其輸入端正極輸入第三預(yù)設(shè)電平；所述第四放大器的輸入端負(fù)極輸入所述電池的一分壓，其輸入端正極輸入第四預(yù)設(shè)電平；所述第一比較器的輸入端正極與所述加法器的輸出端相連接，輸入所述供電支路與所述充電支路的電壓之和，其輸入端負(fù)極輸入第五預(yù)設(shè)電平；所述第二比較器的輸入端正極輸入第六預(yù)設(shè)電平，其輸入端負(fù)極與所述加法器的第二輸入端相連接，輸入所述充電支路的電壓。另一方面，提供一種充電供電電路的應(yīng)用設(shè)備，包括如上所述的任意一種充電供電電路。再一方面，提供一種充電供電方法，包括當(dāng)?shù)谝槐容^器比較供電支路與充電支路的電壓之和小于第五預(yù)設(shè)電平時(shí)，邏輯開(kāi)關(guān)的第二線路選擇端與第一晶體管的柵極連通，使得第一晶體管導(dǎo)通；同時(shí)，第二放大器兩輸入端的電壓信號(hào)不相等，則充電控制器控制第二晶體管導(dǎo)通，且所述充電控制器根據(jù)第三放大器和第四放大器的輸出信號(hào)控制電池恒壓恒流充電；當(dāng)?shù)谝槐容^器比較供電支路與充電支路的電壓之和大于或等于第五預(yù)設(shè)電平，同時(shí)，第二放大器兩輸入端的電壓信號(hào)相等時(shí)，所述充電控制器控制第二晶體管關(guān)閉；當(dāng)?shù)诙容^器比較充電支路的電壓小于或等于第六預(yù)設(shè)電平時(shí)，邏輯開(kāi)關(guān)的第一線路選擇端與第一晶體管的柵極連通，系統(tǒng)供電電流限制在最大輸出限流。本發(fā)明實(shí)施例提供的充電供電電路、方法及應(yīng)用設(shè)備，在充電供電電路中，邏輯開(kāi)關(guān)根據(jù)供電支路的電壓與充電支路的電壓進(jìn)行線路選擇，控制第一晶體管處于完全開(kāi)啟或是限流狀態(tài)；充電控制器根據(jù)供電支路與充電支路的電壓之和選擇開(kāi)閉第二晶體管以控制充電支路電流。這樣一來(lái)，第一晶體管即為對(duì)系統(tǒng)供電的限流開(kāi)關(guān)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中限流開(kāi)關(guān)位于充電供電電路的干路，本發(fā)明實(shí)施例提供的充電供電電路的第一晶體管位于系統(tǒng)供電支路，從而使得限流開(kāi)關(guān)上的電流減小為系統(tǒng)供電支路電流，由于第一晶體管以最低導(dǎo)通電阻狀態(tài)開(kāi)啟，其電阻相對(duì)負(fù)載電阻非常小，系統(tǒng)供電損耗僅為系統(tǒng)供電電流在第一晶體管上的損耗，故系統(tǒng)供電效率接近100%，同時(shí)由于電池充電支路的損耗完全是開(kāi)關(guān)型電路，即電池充電電流在第二晶體管上的損耗，開(kāi)關(guān)型電路自身?yè)p耗很小，效率很高。因此相對(duì)已有的方案，系統(tǒng)供電和電池充電效率都有了顯著地提高。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為現(xiàn)有技術(shù)提供的一種充電供電電路的連接示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)提供的另一種充電供電電路的連接示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)提供的又一種充電供電電路的連接示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種充電供電電路的連接示意5為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意6為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意7為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意8為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意9為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意10為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意11為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意12為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意13為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意14為本發(fā)明實(shí)施例提供的另一充電供電電路的連接示意15為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種充電供電方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。需要預(yù)先說(shuō)明的是，在以下各個(gè)實(shí)施例中所提到的充電支路的電壓均是指充電支路的電流所對(duì)應(yīng)的電壓，供電支路的電壓均是指供電支路的電流所對(duì)應(yīng)的電壓。其中，電流所對(duì)應(yīng)的電壓可以是電流通過(guò)一標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載所產(chǎn)生的電壓，也可以是電流通過(guò)一標(biāo)準(zhǔn)Ι/v轉(zhuǎn)換器所得到的電壓。例如，電源最大輸出限流為250mA，標(biāo)準(zhǔn)負(fù)載為4Ω，則電源最大輸出限流所對(duì)應(yīng)的電壓為IV。電源最大輸出限流250mA也可以通過(guò)一標(biāo)準(zhǔn)I/V轉(zhuǎn)換器得到電源最大輸出限流所對(duì)應(yīng)的電壓為IV。本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的I/V轉(zhuǎn)換均為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，在以下各個(gè)實(shí)施例中所提到的ΙΛ轉(zhuǎn)換器也均為統(tǒng)一規(guī)格，其中，該統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)可以是人為設(shè)定的。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種充電供電電路，如圖4所示，包括供電支路401和充電支路402 ;其中，供電支路401的一端與電源41相連，另一端與系統(tǒng)42相連；充電支路402的一端與電源41相連,另一端與電池43相連。供電支路401上連接有第一晶體管461，且其源漏極連接在該供電支路401中，其柵極連接邏輯開(kāi)關(guān)44的線路選擇端。充電支路402上連接有第二晶體管462，且其源漏極連接在該充電支路402中，其柵極連接充電控制器45的輸出端。第三晶體管463的源漏極分別連接電池43和系統(tǒng)42，其柵極連接第一控制模塊 4631。邏輯開(kāi)關(guān)44的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別連接第一比較器481的輸出端、第二比較器 482的輸出端，且該邏輯開(kāi)關(guān)的第一線路選擇端連接第一放大器471的輸出端，第二線路選擇立而連接開(kāi)啟控制纟而441。充電控制器45的三個(gè)輸入端分別連接第二放大器472的輸出端、第三放大器473 的輸出端、第四放大器474的輸出端。充電供電電路還包括加法器49 ;加法器49的第一輸入端4011輸入供電支路401 的電壓，第二輸入端4021輸入充電支路402的電壓，其輸出端為供電支路401與充電支路 402的電壓之和。其中，第一放大器471的輸入端正極輸入第一預(yù)設(shè)電平,其輸入端負(fù)極與加法器 49的輸出端相連接，輸入供電支路401與充電支路402的電壓之和。第二放大器472的輸入端正極輸入第二預(yù)設(shè)電平，其輸入端負(fù)極與加法器49的輸出端相連接，輸入供電支路401與充電支路402的電壓之和。第三放大器473的輸入端負(fù)極輸入充電支路402的電壓，其輸入端正極輸入第三預(yù)設(shè)電平。第四放大器474的輸入端負(fù)極輸入電池43的一分壓，其輸入端正極輸入第四預(yù)設(shè)電平。在實(shí)際電路中，電池43的電壓通常較大，較大的電壓將會(huì)損壞第四放大器474，因此可以通過(guò)并聯(lián)多個(gè)分壓電阻，得到較小的分壓。第一比較器481的輸入端正極與加法器49的輸出端相連接,輸入供電支路401與充電支路402的電壓之和，其輸入端負(fù)極輸入第五預(yù)設(shè)電平。第二比較器482的輸入端正極輸入第六預(yù)設(shè)電平，其輸入端負(fù)極與加法器49的第二輸入端相連接，輸入充電支路402的電壓。其中，邏輯開(kāi)關(guān)44根據(jù)信號(hào)輸入端輸入的邏輯信號(hào)進(jìn)行判斷后，邏輯開(kāi)關(guān)44能夠根據(jù)判斷結(jié)果將第一晶體管461的柵極與第一放大器471的輸出端或者開(kāi)啟控制端441連通，從而控制第一晶體管461處于限流或完全開(kāi)啟狀態(tài)。其中，完全開(kāi)啟狀態(tài)是指第一晶體管以最低導(dǎo)通電阻狀態(tài)開(kāi)啟，邏輯開(kāi)關(guān)44的第二線路選擇端連接開(kāi)啟控制端441，具體的， 當(dāng)?shù)谝痪w管461為PMOS (P溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管)時(shí)，開(kāi)啟控制端441為低電平，該低電平是指低于電源41電壓與第一晶體管461的開(kāi)啟閾值電壓差值的電壓，該低電平還可以包括地；當(dāng)?shù)谝痪w管461為NMOS (N溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管)時(shí)，開(kāi)啟控制端441為開(kāi)啟電平，該開(kāi)啟電平是指高于系統(tǒng)42額定電壓與第一晶體管461的開(kāi)啟閾值電壓之和的電壓。開(kāi)啟控制端441連接第一晶體管461的柵極，使得第一晶體管461達(dá)到開(kāi)啟閾值電壓，從而控制第一晶體管461處于完全開(kāi)啟狀態(tài)。與第三晶體管463的柵極連接的第一控制模塊4631用于判斷充電供電電路是否連接有電源，并根據(jù)該判斷結(jié)果控制第三晶體管463的開(kāi)閉，第一控制模塊4631可以是現(xiàn)有技術(shù)中能夠完成上述功能的任意模塊。第一至第六預(yù)設(shè)電平可以是人為設(shè)定的，第一、第二和第五預(yù)設(shè)電平均大于第六預(yù)設(shè)電平。在實(shí)際電路中，由于各種元器件各不相同，同一類型元器件之間也有可能存在差異，因此，第一至第六預(yù)設(shè)電平可以各不相同。在本發(fā)明實(shí)施例中，由于第一放大器471、第二放大器472和第一比較器481 均有一輸入端輸入供電支路401與充電支路402的電壓之和,優(yōu)選的,第一、第二和第五預(yù)設(shè)電平可以等于電源41最大輸出限流所對(duì)應(yīng)的電壓，從而減少了預(yù)設(shè)電平的數(shù)量，降低了電路的復(fù)雜程度。在以下實(shí)施例中，均以第一、第二和第五預(yù)設(shè)電平等于電源41最大輸出限流所對(duì)應(yīng)的電壓為例進(jìn)行說(shuō)明。采用這樣一種充電供電電路，在系統(tǒng)供電過(guò)程中，當(dāng)供電支路401與充電支路402 的電壓之和小于第五預(yù)設(shè)電平時(shí)，連接開(kāi)啟控制端441的邏輯開(kāi)關(guān)44的第二線路選擇端與第一晶體管461的柵極連通，從而使得第一晶體管461處于完全開(kāi)啟狀態(tài)；當(dāng)供電支路401 與充電支路402的電壓之和等于第一預(yù)設(shè)電平、且小于第六預(yù)設(shè)電平時(shí)，連接第一放大器 471輸出端的邏輯開(kāi)關(guān)44的第一線路選擇端與第一晶體管461的柵極連通，系統(tǒng)限流供電。 在電池充電過(guò)程中，當(dāng)供電支路401與充電支路402的電壓之和不等于第二預(yù)設(shè)電平時(shí)，充電控制器45控制第二晶體管462導(dǎo)通，充電控制器45根據(jù)第三放大器473反饋的充電支路402的電流信號(hào)和第四放大器474反饋的充電支路402的電壓信號(hào)控制電池43進(jìn)行恒流恒壓充電；當(dāng)供電支路401與充電支路402的電壓之和等于第二預(yù)設(shè)電平時(shí)，充電控制器 45控制第二晶體管462關(guān)閉，電池充電結(jié)束。這樣一來(lái)，第一晶體管即為對(duì)系統(tǒng)供電的限流開(kāi)關(guān)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中限流開(kāi)關(guān)位于充電供電電路的干路，本發(fā)明實(shí)施例提供的充電供電電路的第一晶體管位于系統(tǒng)供電支路，從而使得限流開(kāi)關(guān)上的電流減小為系統(tǒng)供電支路電流，由于第一晶體管以最低導(dǎo)通電阻狀態(tài)開(kāi)啟，其電阻相對(duì)負(fù)載電阻非常小，系統(tǒng)供電損耗僅為系統(tǒng)供電電流在第一晶體管上的損耗，故系統(tǒng)供電效率接近100%，同時(shí)由于電池充電支路的損耗完全是開(kāi)關(guān)型電路，即電池充電電流在第二晶體管上的損耗，開(kāi)關(guān)型電路自身?yè)p耗很小，效率很高。因此相對(duì)已有的方案，系統(tǒng)供電和電池充電效率都有了顯著地提高。進(jìn)一步地，如圖5所示，充電供電電路還可以包括檢測(cè)供電電壓模塊50，用于檢測(cè)供電支路的電壓；該檢測(cè)供電電壓模塊50的輸出端連接加法器49的第一輸入端4011， 該檢測(cè)供電電壓模塊50的輸入端連接第一晶體管461的源極或漏極之中的至少一端。具體的，用于檢測(cè)供電支路的電壓的檢測(cè)供電電壓模塊50可以采用如下六種連接方案方案一,如圖5所不,檢測(cè)供電電壓模塊50可以包括第一 I/V轉(zhuǎn)換器501，其輸入端連接第一晶體管461的源極或漏極，輸入供電支路 401的電流,其輸出端為檢測(cè)供電電壓模塊50的輸出端。這樣，第一晶體管461的源極或漏極的電流信號(hào)經(jīng)第一 I/V轉(zhuǎn)換器501可以快速方便地直接轉(zhuǎn)換得到供電電壓，從而降低了電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的難度。方案二，如圖6所示，檢測(cè)供電電壓模塊50還可以包括第四晶體管502，其源極連接第一晶體管461的源極，柵極連接第一晶體管461的柵極；第五晶體管503，其源極連接第四晶體管502的漏極；運(yùn)算放大器504，其輸入端正極連接第四晶體管502的漏極，輸入端負(fù)極連接第一晶體管461的漏極，輸出端連接第五晶體管503的柵極；分壓電阻505，其第一端連接第五晶體管503的漏極，第二端接地；其中，分壓電阻 505的第一端為檢測(cè)供電電壓模塊50的輸出端。采用這樣一種電路，第四晶體管502通過(guò)運(yùn)算放大器504可以精確鏡像第一晶體管461的電流，準(zhǔn)確得到第一晶體管461的源、漏極電壓并在分壓電阻505上測(cè)得，從而精確地檢測(cè)出供電電壓，該供電電壓即供電支路電流所對(duì)應(yīng)的電壓。方案三，如圖7所示，檢測(cè)供電電壓模塊50還可以包括第四晶體管502，其漏極連接第一晶體管461的漏極，柵極連接第一晶體管461的柵極；第五晶體管503，其源極連接第四晶體管502的源極；運(yùn)算放大器504，其輸入端正極連接第四晶體管502的源極，輸入端負(fù)極連接第一晶體管461的源極，輸出端連接第五晶體管503的柵極；分壓電阻505，其第一端連接第五晶體管503的漏極，第二端接地；其中，分壓電阻 505的第一端為檢測(cè)供電電壓模塊50的輸出端。與方案二相比，方案三中的第一晶體管461和第四晶體管502除了柵極和被箝位端，另一公共端由連接電源變?yōu)榱诉B接系統(tǒng)。這樣一種連接方式可以產(chǎn)生與方案二相同的有益效果。方案四，如圖8所示，檢測(cè)供電電壓模塊50還可以包括第四晶體管502，其源極連接第一晶體管461的源極，柵極連接第一晶體管461的柵極；第五晶體管503,其源極連接第一晶體管461的漏極；第六晶體管506，其源極連接第四晶體管502的漏極，柵極連接第五晶體管503的柵極；電流源507，其第一端連接第五晶體管503的漏極和柵極，第二端接地；分壓電阻505，其第一端連接第六晶體管506的漏極，第二端接地；其中，分壓電阻 505的第一端為檢測(cè)供電電壓模塊50的輸出端。本方案使用簡(jiǎn)單的電壓跟隨電路使得第六晶體管506的源極電壓跟隨第五晶體管503的源極電壓，保證了第一晶體管461和第四晶體管502的三端電壓均相等，從而使得供電電壓的檢測(cè)更加精確。方案五，如圖9所示，檢測(cè)供電電壓模塊50還可以包括第四晶體管502，其漏極連接第一晶體管461的漏極，柵極連接第一晶體管461的柵極；第五晶體管503，其源極連接第一晶體管461的源極；第六晶體管506，其源極連接第四晶體管502的源極，柵極連接第五晶體管503的柵極；電流源507，其第一端連接第五晶體管503的漏極和柵極，第二端接地；分壓電阻505，其第一端連接第六晶體管506的漏極，第二端接地；其中，分壓電阻 505的第一端為檢測(cè)供電電壓模塊50的輸出端。與方案四相比，方案五中的第一晶體管461和第四晶體管502除了柵極和被箝位端，另一公共端由連接電源變?yōu)榱诉B接系統(tǒng)。這樣一種連接方式可以產(chǎn)生與方案四相同的有益效果。方案六，如圖10所示，檢測(cè)供電電壓模塊50還可以包括第一壓差放大模塊508,其第一輸入端連接第一晶體管461的源極,第二輸入端連接第一晶體管461的漏極,其輸出端為檢測(cè)供電電壓模塊50的輸出端。本方案采用直接檢測(cè)第一晶體管461源、漏極兩端電壓差的方法，再將該電壓差通過(guò)第一壓差放大模塊508的放大，可以快速方便地檢測(cè)出供電電壓，該供電電壓即供電支路電流所對(duì)應(yīng)的電壓。本發(fā)明實(shí)施例提供的充電供電電路，如圖11所示，該充電支路上還連接有一電感 410，該電感410的第一端4101與第二晶體管462的漏極相連接，其第二端與電池43相連接；電感410的第一端4101通過(guò)第七晶體管464接地；且該第七晶體管的漏極連接電感410的第一端4101，源極接地，柵極與充電控制器45的輸出端相連接。電感410的第一端4101通過(guò)第七晶體管464接地，同時(shí)，充電控制器45控制第七晶體管464的開(kāi)閉，具體的，當(dāng)?shù)诙w管462開(kāi)啟時(shí)，第七晶體管464關(guān)閉；當(dāng)?shù)诙w管 462關(guān)閉時(shí)，第七晶體管464開(kāi)啟。當(dāng)電池充電結(jié)束時(shí)，第二晶體管462關(guān)閉，第七晶體管 464關(guān)閉，電池充電結(jié)束。進(jìn)一步地,如圖11所示，充電供電電路還包括第二 I/V轉(zhuǎn)換器411，其輸入端連接電感410的第二端4102，輸入充電支路402的電流，其輸出端連接第三放大器473的輸入端負(fù)極。這樣一來(lái)，充電支路402的電流經(jīng)過(guò)第二 I/V轉(zhuǎn)換器411而轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)，第三放大器473的輸入端正極輸入第三預(yù)設(shè)電平，當(dāng)該電壓信號(hào)等于第三預(yù)設(shè)電平時(shí)，充電控制器45以第三預(yù)設(shè)電平值所對(duì)應(yīng)的電流為標(biāo)準(zhǔn)控制電池43恒流充電。當(dāng)該電壓信號(hào)不等于第三預(yù)設(shè)電平時(shí)，充電控制器45控制充電支路402的電流向第三預(yù)設(shè)電平值所對(duì)應(yīng)的電流變化。輸入到加法器49第二輸入端的充電支路的電壓進(jìn)一步地可以采用以下三種電路連接方案得到方案一，如圖12所示，充電供電電路可以包括一占空比生成器412，其輸入端連接第二 I/V轉(zhuǎn)換器411的輸出端，輸入充電支路402的電壓，其輸出端連接加法器49的第二輸入端并連接第二比較器482的輸入端負(fù)極。在實(shí)際電路中，占空比生成器412可以采用模擬電路中的乘法器，輸入占空比生成器412的電壓通過(guò)與一個(gè)占空比相乘即可以得到一個(gè)具有占空比的電壓信號(hào)。這樣一來(lái)，電感410的第二端4102輸出的電流先經(jīng)第二 I/V轉(zhuǎn)換器411轉(zhuǎn)換成為該電流所對(duì)應(yīng)的電壓，再與特定的占空比相乘即可以很好的還原出充電支路的電壓，并由占空比生成器412 將得到的充電支路的電壓輸出至加法器的第二輸入端。方案二，如圖13所示，充電支路上還可以連接有第八晶體管465，其源極連接電源 41，漏極連接第二晶體管462的源極，柵極連接第二控制模塊4651 ；充電供電電路還包括一電流傳感器4652,其第一輸入端和第二輸入端分別連接第八晶體管465的源極和漏極，其輸出端連接加法器49的第二輸入端并連接第二比較器 482的輸入端負(fù)極。其中，第二控制模塊4651控制第八晶體管465在電池充電時(shí)處于開(kāi)啟狀態(tài)，該第二控制模塊4651可以是現(xiàn)有技術(shù)中能夠完成上述功能的任一元件。具體的，電流傳感器 4652可以是與第八晶體管465并聯(lián)的晶體管開(kāi)關(guān)。這樣一來(lái)，第八晶體管465源、漏極間電壓即充電支路402的電壓可以通過(guò)電流傳感器4652測(cè)量得到，并由該電流傳感器4652將檢測(cè)到的充電支路的電壓4021輸出到加法器的第二輸入端。方案三，如圖14所示，充電支路上還可以連接有檢測(cè)電阻413，其第一端連接電源 41，第二端連接第二晶體管462的源極；充電供電電路還包括第二壓差放大模塊475,其第一輸入端與第二輸入端分別連接檢測(cè)電阻413的第一端與第二端，其輸出端連接加法器49的第二輸入端并連接第二比較器482的輸入端負(fù)極。相對(duì)于方案二，該方案采用檢測(cè)電阻413代替了第八晶體管465，在實(shí)際電路中， 由于電阻413阻值較小，電阻413兩端電壓通常也較小，第二壓差放大模塊475與電阻413 并聯(lián)，可以將電阻413兩端電壓進(jìn)行放大即可以得到充電支路402的電壓。兩種方案結(jié)構(gòu)類似，功能也相同，均可以精確地得到充電支路的電壓，該充電支路的電壓即充電支路電流所對(duì)應(yīng)的電壓。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例提供的充電供電電路可以包括上述檢測(cè)供電電壓模塊的六種連接方案中的任意一種與上述充電支路的電壓檢測(cè)的三種方案中的任意一種。另外，充電控制器還可以是開(kāi)關(guān)充電器、線性充電器和脈沖充電器中的任意一種。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種充電供電電路的應(yīng)用設(shè)備，包括如上所述的任意一種充電供電電路。本發(fā)明實(shí)施例提供的充電供電電路的應(yīng)用設(shè)備，在充電供電電路中，邏輯開(kāi)關(guān)根據(jù)供電支路的電壓與充電支路的電壓進(jìn)行線路選擇，控制第一晶體管處于完全開(kāi)啟或是限流狀態(tài)；充電控制器根據(jù)供電支路與充電支路的電壓之和選擇開(kāi)閉第二晶體管以控制充電支路電流。這樣一來(lái)，第一晶體管即為對(duì)系統(tǒng)供電的限流開(kāi)關(guān)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中限流開(kāi)關(guān)位于充電供電電路的干路，本發(fā)明實(shí)施例提供的充電供電電路的第一晶體管位于系統(tǒng)供電支路，從而使得限流開(kāi)關(guān)上的電流減小為系統(tǒng)供電支路電流，由于第一晶體管以最低導(dǎo)通電阻狀態(tài)開(kāi)啟，其電阻相對(duì)負(fù)載電阻非常小，系統(tǒng)供電損耗僅為系統(tǒng)供電電流在第一晶體管上的損耗，故系統(tǒng)供電效率接近100%，同時(shí)由于電池充電支路的損耗完全是開(kāi)關(guān)型電路，即電池充電電流在第二晶體管上的損耗，開(kāi)關(guān)型電路自身?yè)p耗很小，效率很高。因此相對(duì)已有的方案，系統(tǒng)供電和電池充電效率都有了顯著地提高。本發(fā)明實(shí)施例提供的一種充電供電方法，如圖15所示，包括S1501，當(dāng)?shù)谝槐容^器比較供電支路與充電支路的電壓之和小于第五預(yù)設(shè)電平時(shí)， 第一比較器與第二比較器控制邏輯開(kāi)關(guān)的第二線路選擇端與第一晶體管的柵極連通，使得第一晶體管完全開(kāi)啟；同時(shí)，第二放大器輸入端負(fù)極的電壓信號(hào)小于輸入端正極的第二預(yù)設(shè)電平，充電控制器根據(jù)第三放大器和第四放大器的輸出信號(hào)控制電池恒壓恒流充電；S1502,當(dāng)?shù)谝槐容^器比較供電支路與充電支路的電壓之和大于或等于第五預(yù)設(shè)電平，同時(shí)，第二放大器輸入端負(fù)極的電壓信號(hào)大于或等于輸入端正極的第二預(yù)設(shè)電平，第二放大器控制充電控制器，使電池充電電流逐漸減?。籗1503，當(dāng)?shù)诙容^器比較充電支路的電壓小于或等于第六預(yù)設(shè)電平時(shí)，第一比較器與第二比較器控制邏輯開(kāi)關(guān)的第一線路選擇端與第一晶體管的柵極連通，系統(tǒng)供電電流限制在最大輸出限流。本發(fā)明實(shí)施例提供的充電供電方法，在充電供電電路中，邏輯開(kāi)關(guān)根據(jù)供電支路的電壓與充電支路的電壓進(jìn)行線路選擇，控制第一晶體管處于完全開(kāi)啟或是限流狀態(tài)；充電控制器根據(jù)供電支路與充電支路的電壓之和選擇開(kāi)閉第二晶體管以控制充電支路電流。 這樣一來(lái)，第一晶體管即為對(duì)系統(tǒng)供電的限流開(kāi)關(guān)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中限流開(kāi)關(guān)位于充電供電電路的干路，本發(fā)明實(shí)施例提供的充電供電電路的第一晶體管位于系統(tǒng)供電支路，從而使得限流開(kāi)關(guān)上的電流減小為系統(tǒng)供電支路電流，由于第一晶體管以最低導(dǎo)通電阻狀態(tài)開(kāi)啟，其電阻相對(duì)負(fù)載電阻非常小，系統(tǒng)供電損耗僅為系統(tǒng)供電電流在第一晶體管上的損耗，故系統(tǒng)供電效率接近100%，同時(shí)由于電池充電支路的損耗完全是開(kāi)關(guān)型電路，即電池充電電流在第二晶體管上的損耗，開(kāi)關(guān)型電路自身?yè)p耗很小，效率很高。因此相對(duì)已有的方案，系統(tǒng)供電和電池充電效率都有了顯著地提高。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種充電供電電路，其特征在于，包括供電支路和充電支路；其中，所述供電支路的一端與電源相連，另一端與系統(tǒng)相連；所述充電支路的一端與所述電源相連，另一端與電池相連；所述供電支路上連接有第一晶體管，且其源漏極連接在該供電支路中，其柵極連接邏輯開(kāi)關(guān)的線路選擇端；所述充電支路上連接有第二晶體管，且其源漏極連接在該充電支路中，其柵極連接充電控制器的輸出端；第三晶體管的源漏極分別連接所述電池和系統(tǒng)，其柵極連接第一控制模塊；所述邏輯開(kāi)關(guān)的兩個(gè)信號(hào)輸入端分別連接第一比較器的輸出端、第二比較器的輸出端，且該邏輯開(kāi)關(guān)的第一線路選擇端連接第一放大器的輸出端，第二線路選擇端連接開(kāi)啟控制端；所述充電控制器的三個(gè)輸入端分別連接第二放大器的輸出端、第三放大器的輸出端、 第四放大器的輸出端；所述充電供電電路還包括加法器；所述加法器的第一輸入端輸入所述供電支路的電壓，第二輸入端輸入所述充電支路的電壓，其輸出端為所述供電支路與所述充電支路的電壓之和。其中，所述第一放大器的輸入端正極輸入第一預(yù)設(shè)電平，其輸入端負(fù)極與所述加法器的輸出端相連接，輸入所述供電支路與所述充電支路的電壓之和；所述第二放大器的輸入端正極輸入第二預(yù)設(shè)電平，其輸入端負(fù)極與所述加法器的輸出端相連接，輸入所述供電支路與所述充電支路的電壓之和；所述第三放大器的輸入端負(fù)極輸入所述充電支路的電壓，其輸入端正極輸入第三預(yù)設(shè)電平；所述第四放大器的輸入端負(fù)極輸入所述電池的一分壓，其輸入端正極輸入第四預(yù)設(shè)電平;所述第一比較器的輸入端正極與所述加法器的輸出端相連接，輸入所述供電支路與所述充電支路的電壓之和，其輸入端負(fù)極輸入第五預(yù)設(shè)電平；所述第二比較器的輸入端正極輸入第六預(yù)設(shè)電平，其輸入端負(fù)極與所述加法器的第二輸入端相連接，輸入所述充電支路的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電供電電路，其特征在于，所述充電供電電路還包括檢測(cè)供電電壓模塊；所述檢測(cè)供電電壓模塊的輸出端連接所述加法器的第一輸入端，所述檢測(cè)供電電壓模塊的輸入端連接所述第一晶體管的源極或漏極之中的至少一端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電供電電路，其特征在于，所述檢測(cè)供電電壓模塊包括 第一 I/V轉(zhuǎn)換器，其輸入端連接所述第一晶體管的源極或漏極，輸入所述供電支路的電流，其輸出端為所述檢測(cè)供電電壓模塊的輸出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電供電電路，其特征在于，所述檢測(cè)供電電壓模塊包括 第四晶體管，其源極連接所述第一晶體管的源極，柵極連接所述第一晶體管的柵極； 第五晶體管，其源極連接所述第四晶體管的漏極；運(yùn)算放大器，其輸入端正極連接所述第四晶體管的漏極，輸入端負(fù)極連接所述第一晶體管的漏極，輸出端連接所述第五晶體管的柵極；分壓電阻，其第一端連接所述第五晶體管的漏極，第二端接地；其中，所述分壓電阻的第一端為所述檢測(cè)供電電壓模塊的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電供電電路，其特征在于，所述檢測(cè)供電電壓模塊包括 第四晶體管，其漏極連接所述第一晶體管的漏極，柵極連接所述第一晶體管的柵極； 第五晶體管，其源極連接所述第四晶體管的源極；運(yùn)算放大器，其輸入端正極連接所述第四晶體管的源極，輸入端負(fù)極連接所述第一晶體管的源極，輸出端連接所述第五晶體管的柵極；分壓電阻，其第一端連接所述第五晶體管的漏極，第二端接地；其中，所述分壓電阻的第一端為所述檢測(cè)供電電壓模塊的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電供電電路，其特征在于，所述檢測(cè)供電電壓模塊包括 第四晶體管，其源極連接所述第一晶體管的源極，柵極連接所述第一晶體管的柵極； 第五晶體管，其源極連接所述第一晶體管的漏極；第六晶體管，其源極連接所述第四晶體管的漏極，柵極連接所述第五晶體管的柵極； 電流源，其第一端連接所述第五晶體管的漏極和柵極，第二端接地；分壓電阻，其第一端連接所述第六晶體管的漏極，第二端接地；其中，所述分壓電阻的第一端為所述檢測(cè)供電電壓模塊的輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電供電電路，其特征在于，所述檢測(cè)供電電壓模塊包括 第四晶體管，其漏極連接所述第一晶體管的漏極，柵極連接所述第一晶體管的柵極； 第五晶體管，其源極連接所述第一晶體管的源極；第六晶體管，其源極連接所述第四晶體管的源極，柵極連接所述第五晶體管的柵極； 電流源，其第一端連接所述第五晶體管的漏極和柵極，第二端接地；分壓電阻，其第一端連接所述第六晶體管的漏極，第二端接地；其中，所述分壓電阻的第一端為所述檢測(cè)供電電壓模塊的輸出端。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充電供電電路，其特征在于，所述檢測(cè)供電電壓模塊包括 第一壓差放大模塊，其第一輸入端連接所述第一晶體管的源極，第二輸入端連接所述第一晶體管的漏極，其輸出端為所述檢測(cè)供電電壓模塊的輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的充電供電電路，其特征在于，所述充電支路上還連接有一電感，所述電感的第一端與所述第二晶體管的漏極相連接，其第二端與所述電池相連接；所述電感的第一端通過(guò)第七晶體管接地；且該第七晶體管的源極連接所述電感的第一端，漏極接地，柵極與所述充電控制器的輸出端相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的充電供電電路，其特征在于，所述充電供電電路還包括 第二 Ι/v轉(zhuǎn)換器，其輸入端連接所述電感的第二端，輸入所述充電支路的電流，其輸出端連接所述第三放大器的輸入端負(fù)極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的充電供電電路，其特征在于，所述充電供電電路還包括一占空比生成器，其輸入端連接所述第二 Ι/v轉(zhuǎn)換器的輸出端，輸入所述充電支路的電壓，其輸出端連接所述加法器的第二輸入端并連接所述第二比較器的輸入端負(fù)極。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的充電供電電路，其特征在于，所述充電支路上還連接有第八晶體管，其源極連接所述電源，漏極連接所述第二晶體管的源極，柵極連接第二控制模塊；所述充電供電電路還包括一電流傳感器，其第一輸入端和第二輸入端分別連接所述第八晶體管的源極和漏極，其輸出端連接所述加法器的第二輸入端并連接所述第二比較器的輸入端負(fù)極。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的充電供電電路，其特征在于，所述充電支路上還連接有檢測(cè)電阻，其第一端連接所述電源，第二端連接所述第二晶體管的源極；所述充電供電電路還包括第二壓差放大模塊，其第一輸入端與第二輸入端分別連接所述檢測(cè)電阻的第一端與第二端，其輸出端連接所述加法器的第二輸入端并連接所述第二比較器的輸入端負(fù)極。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13所述的任一充電供電電路，其特征在于，所述充電控制器包括 開(kāi)關(guān)充電器、線性充電器和脈沖充電器。
15.—種充電供電電路的應(yīng)用設(shè)備,其特征在于,包括如權(quán)利要求1-14所述的任意一種充電供電電路。
16.—種充電供電方法,其特征在于,包括當(dāng)?shù)谝槐容^器比較供電支路與充電支路的電壓之和小于第五預(yù)設(shè)電平時(shí)，第一比較器與第二比較器控制邏輯開(kāi)關(guān)的第二線路選擇端與第一晶體管的柵極連通，使得第一晶體管完全開(kāi)啟；同時(shí)，第二放大器輸入端負(fù)極的電壓信號(hào)小于輸入端正極的第二預(yù)設(shè)電平，充電控制器根據(jù)第三放大器和第四放大器的輸出信號(hào)控制電池恒壓恒流充電；當(dāng)?shù)谝槐容^器比較供電支路與充電支路的電壓之和大于或等于第五預(yù)設(shè)電平，同時(shí)， 第二放大器輸入端負(fù)極的電壓信號(hào)大于或等于輸入端正極的第二預(yù)設(shè)電平，第二放大器控制充電控制器，使電池充電電流逐漸減??；當(dāng)?shù)诙容^器比較充電支路的電壓小于或等于第六預(yù)設(shè)電平時(shí)，第一比較器與第二比較器控制邏輯開(kāi)關(guān)的第一線路選擇端與第一晶體管的柵極連通，系統(tǒng)供電電流限制在最大輸出限流。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例提供一種充電供電電路、方法及應(yīng)用設(shè)備，涉及智能充電領(lǐng)域，以提高電池充電和系統(tǒng)供電效率。該充電供電電路包括供電支路和充電支路；其中，供電支路的一端與電源相連，另一端與系統(tǒng)相連；充電支路的一端與所述電源相連，另一端與電池相連；供電支路和充電支路連接有第一晶體管，第二晶體管，第三晶體管，第一放大器，第二放大器，第三放大器，第四放大器，第一比較器，第二比較器，充電控制器，邏輯開(kāi)關(guān)，加法器，第一控制模塊。本發(fā)明實(shí)施例適用于制造充電供電應(yīng)用設(shè)備。
文檔編號(hào)H02J7/00GK102593881SQ20111035973
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者王建平, 王鵬飛, 程航, 衡草飛 申請(qǐng)人:深圳市海思半導(dǎo)體有限公司