專利名稱：充電管理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種具有恒流恒壓模式自動(dòng)切換功能的線 性充電管理裝置。
背景技術(shù)：
近年來隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，手機(jī)、筆記本電腦以及PDA等便攜式產(chǎn)品的普及，人 們對(duì)小體積高能量密度的電池的需求量急劇增加，導(dǎo)致充電電池的市場(chǎng)成長(zhǎng)迅速。在眾多 種類的充電電池中，鋰電池具有的高環(huán)保、高能量密度、小體積等眾多優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為眾多 便攜式產(chǎn)品的首選。所以鋰電池充電器具有非常廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有的充電器大都采用恒流恒壓方式對(duì)電池進(jìn)行充電。但是如果兩種充電模式之 間的切換方式存在缺陷的話，就會(huì)影響充電器的性能。目前的技術(shù)中，一種是恒流放大器和 恒壓放大器獨(dú)立工作，電池電壓低于4. 2v的時(shí)候，恒流放大器工作對(duì)電池恒流充電，電池 電壓達(dá)到4. 2v的時(shí)候，切換到恒壓放大器，使電池的最終電壓保持恒定。由于兩個(gè)放大器 獨(dú)立工作，所以在切換的過程中就會(huì)存在過沖，對(duì)鋰電池不利。另外一種如圖1所示，Al是 恒流放大器，A2是恒壓放大器，在恒流充電的時(shí)候，由于VFBB的電壓低于參考電壓VREF，所 以第一 PMOS晶體管MPl關(guān)斷，所以只是恒流放大器正常工作。但是隨著Vbattery的電壓 逐漸增大，VFBB也逐漸接近參考電壓VREF。如果A2的增益不大的話，此時(shí)第一 PMOS晶體 管MPl就會(huì)慢慢打開，B點(diǎn)電位會(huì)慢慢上升，恒流放大器的狀態(tài)被破壞，充電電流Ic會(huì)減小， 這時(shí)候充電器處于既非恒流也非恒壓的狀態(tài)。如果A2的增益非常大的話，VFBB沒有達(dá)到 參考電壓VREF，第一 PMOS晶體管MPl就不會(huì)工作，電路就會(huì)一直工作在恒流狀態(tài)下。但這 時(shí)候由于A2的增益較大，對(duì)于恒壓放大器電路就會(huì)在A點(diǎn)會(huì)引入一個(gè)低頻極點(diǎn)，同時(shí)B點(diǎn) 也存在一個(gè)低頻極點(diǎn)，兩個(gè)低頻極點(diǎn)的量級(jí)相當(dāng)，所以對(duì)于恒壓放大器的穩(wěn)定性補(bǔ)償就比 較困難。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種具有恒流恒壓模式自動(dòng)切換功能的線性充電器充電
管理裝置。為達(dá)成前述目的，本發(fā)明一種充電管理裝置，其包括充電電路，以恒流模式或恒 壓模式對(duì)電池充電，并提供恒流反饋電壓和恒壓反饋電壓；恒流放大電路，其兩個(gè)差分輸入端分別連接第一參考電壓和所述恒流反饋電壓， 其輸出控制所述充電電路以恒流模式對(duì)所述電池進(jìn)行充電；恒壓放大電路，其兩個(gè)差分輸入端分別連接第二參考電壓和所述恒壓反饋電壓， 其輸出控制所述充電電路以恒壓模式對(duì)所述電池進(jìn)行充電；模式轉(zhuǎn)換控制電路，自動(dòng)控制所述充電電路由恒流模式轉(zhuǎn)換為恒壓模式；和偏移補(bǔ)償電路，在所述充電電路以恒流模式對(duì)電池充電時(shí)，補(bǔ)償恒壓放大電路對(duì) 恒流放大電路產(chǎn)生的偏移，在充電電路以恒壓模式對(duì)電池充電時(shí)，補(bǔ)償恒流放大電路對(duì)恒壓放大電路產(chǎn)生的偏移。進(jìn)一步地，所述充電管理裝置包括一個(gè)共用電路，所述共用電路包括第一 NMOS晶 體管、第二 NMOS晶體管、第三NMOS晶體管、第五NMOS晶體管、第六NMOS晶體管、第七NMOS 晶體管，其中第一 NMOS晶體管、第二 NMOS晶體管、第三NMOS晶體管的柵極共同連接于第一 偏置電壓源，源極均接地，第一 NMOS晶體管的漏極連接于第一節(jié)點(diǎn)、第二 NMOS晶體管的漏 極連接于第二節(jié)點(diǎn)、第三NMOS晶體管的漏極連接于第三節(jié)點(diǎn)；其中第五NMOS晶體管、第六 NMOS晶體管、第七NMOS晶體管的柵極共同連接于第二偏置電壓源，第五NMOS晶體管的源極 連接于第一節(jié)點(diǎn)、第六NMOS晶體管的源極連接于第二節(jié)點(diǎn)、第七NMOS晶體管的源極連接于 第三節(jié)點(diǎn)；第五NMOS晶體管的漏極連接于第一輸出節(jié)點(diǎn)、第六NMOS晶體管的漏極連接于第 二輸出節(jié)點(diǎn)、第七NMOS晶體管的漏極連接于第一輸出節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述恒流放大器電路包括第一偏置電流源、第一差分對(duì)輸入管及第二 差分對(duì)輸入管，所述第一差分對(duì)輸入管及第二差分對(duì)輸入管連接于前述共用電路，并與前 述共用電路、第一偏置電流源一同構(gòu)成一第一共源共柵電流源；，其中所述第一偏置電流 源的一端連接于電源，另一端連接于第一差分對(duì)輸入管和第二差分對(duì)輸入管的源極；所述 第一差分對(duì)輸入管的柵極連接于一個(gè)恒流反饋節(jié)點(diǎn)，所述第一差分對(duì)輸入管的漏極連接于 所述共用電路的第一節(jié)點(diǎn)；所述第二差分對(duì)輸入管的柵極連接于第一參考電壓源，所述第 二差分對(duì)輸入管的漏極連接于所述共用電路的第二節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述恒壓放大器電路包括所述恒壓放大器電路包括第二偏置電流源、 第四差分對(duì)輸入管和第五差分對(duì)輸入管，所述第四差分對(duì)輸入管和第五差分對(duì)輸入管連接 于前述共用電路，所述第二偏置電流源、第四差分對(duì)輸入管、第五差分對(duì)輸入管及共用電路 構(gòu)成第二共源共柵電流源，其中所述第二偏置電流源的一端連接于電源，另一端連接于第 四差分對(duì)輸入管和第五差分對(duì)輸入管的源極；所述第四差分對(duì)輸入管的柵極連接于一個(gè)恒 壓反饋節(jié)點(diǎn)，所述第四差分對(duì)輸入管的漏極連接于所述共用電路的第三節(jié)點(diǎn)；所述第五差 分對(duì)輸入管的柵極連接于第二參考電壓源，所述第五差分對(duì)輸入管的漏極連接于所述共用 電路的第二節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述偏移補(bǔ)償電路包括與所述第二差分對(duì)輸入管形成電流鏡并連接至 前述共用電路的第一偏移補(bǔ)償電路，所述第一偏移補(bǔ)償電路包括第三PMOS晶體管和第四 NMOS晶體管，用于消除恒流放大器電路對(duì)恒壓放大器造成的偏移，其中所述第三PMOS晶體 管的柵極連接于所述第一參考電壓源，源極連接于第一偏置電流源、漏極連接于第四NMOS 晶體管的漏極，所述第四NMOS晶體管的柵極連接于所述第一偏置電壓源，源極連接于所述 共用電路的第三節(jié)點(diǎn)；所述偏移補(bǔ)償電路包括與所述第五差分對(duì)輸入管形成電流鏡并連接 至前述共用電路的第一偏移補(bǔ)償電路，所述第一偏移補(bǔ)償電路包括第六PMOS晶體管和第 八NMOS晶體管，用于消除恒壓放大器對(duì)恒流放大器造成的偏移，其中所述第六PMOS晶體管 的柵極連接于所述第二參考電壓源，源極連接于第二偏置電流源、漏極連接于第八NMOS晶 體管的漏極，所述第八NMOS晶體管的柵極連接于所述第一偏置電壓源，源極連接于所述共 用電路的第一節(jié)點(diǎn)。進(jìn)一步地，所述模式轉(zhuǎn)換控制電路包括前述第五NMOS晶體管和第七NMOS晶體管， 所述第七NMOS晶體管截止時(shí)，所述恒流放大器電路控制充電電路單元以恒定電流給電池 充電，所述第五NMOS晶體管截止時(shí)所述恒壓放大器電路控制充電電路單元以恒定電壓給電池充電。進(jìn)一步地，所述充電管理裝置還包括一個(gè)與前述共用電路連接的共源共柵電流源 負(fù)載電流鏡，所述共源共柵電流源負(fù)載電流鏡包括第一電阻、第七PMOS晶體管、第八PMOS 晶體管、第九PMOS晶體管和第十PMOS晶體管，其中第一電阻的一端連接于所述共用電路的 第一輸出節(jié)點(diǎn)以及第九PMOS晶體管和第十PMOS晶體管的柵極，另一端連接于第九PMOS晶 體管的漏極以及第七PMOS晶體管、第八PMOS晶體管的柵極；第九PMOS晶體管的源極連接 于第七PMOS晶體管的漏極，第七PMOS晶體管的源極連接于電源；第十PMOS晶體管的漏極 連接于前述共用電路的第二輸出節(jié)點(diǎn)，第十PMOS晶體管的源極連接于第八PMOS晶體管的 漏極，第八PMOS晶體管的源極連接于電源。進(jìn)一步地，所述充電管理裝置，其中所述充電電路包括恒流反饋電路，其包括感應(yīng)PMOS晶體管，其中感應(yīng)PMOS晶體管的源極連接于前述 電源，柵極連接于前述共用電路的第二輸出節(jié)點(diǎn)，感應(yīng)PMOS晶體管的漏極通過恒流反饋電 阻接地，其中感應(yīng)PMOS晶體管的漏極與恒流反饋電阻連接的節(jié)點(diǎn)為前述恒流反饋節(jié)點(diǎn)；恒壓反饋電路，其包括與所述感應(yīng)PMOS晶體管形成電流鏡關(guān)系的功率晶體管，所 述功率晶體管的源極連接于前述電源，柵極連接于前述共用電路的第二輸出節(jié)點(diǎn)，漏極經(jīng) 過串聯(lián)的第一恒壓反饋電阻和第二恒壓反饋電阻接地，第一恒壓反饋電阻和第二恒壓反饋 電阻的兩端作為充電輸出端，第一恒壓反饋電阻和第二恒壓反饋電阻連接的節(jié)點(diǎn)為前述恒 壓反饋節(jié)點(diǎn)。本發(fā)明的線性充電電路，電路簡(jiǎn)單，無論系統(tǒng)工作在恒流狀態(tài)還是恒壓狀態(tài)下，放 大器內(nèi)部只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低頻極點(diǎn)，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的穩(wěn)定性補(bǔ)償更加容易。在較 高的電池電壓下仍能恒流充電，從恒流充電到恒壓充電的過程中可以自動(dòng)切換并且沒有過 沖。

圖1是現(xiàn)有充電電路的結(jié)構(gòu)圖。圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的充電管理裝置的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的充電管理裝置的結(jié)構(gòu)圖。圖4是對(duì)圖3所示的充電管理裝置的各模塊進(jìn)行標(biāo)注后的結(jié)構(gòu)圖。圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的充電管理裝置的仿真波形。
具體實(shí)施方式此處所稱的“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中 的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個(gè)實(shí)施例中”并非均指同一 個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。此外，表示一個(gè)或多 個(gè)實(shí)施例的方法、流程圖或功能框圖中的單元順序并非固定的指代任何特定順序，也不構(gòu) 成對(duì)本發(fā)明的限制。參照?qǐng)D2，本發(fā)明揭露了一種恒流恒壓線性充電器充電管理裝置20，其主要包括 共用電路1、恒流放大器電路2、恒壓放大器電路3、偏移補(bǔ)償電路(圖未標(biāo))、模式轉(zhuǎn)換控制 電路5、共源共柵電流源負(fù)載電流鏡電路6以及充電電路7。其中偏移補(bǔ)償電路包括第一偏移補(bǔ)償電路41、第二偏移補(bǔ)償電路42。其中充電電路7包括恒流反饋電路71和恒壓反饋 電路72。如圖3及圖4所示，共用電路1包括第一 NMOS晶體管MN1、第二 NMOS晶體管MN2、 第三NMOS晶體管MN3、第五NMOS晶體管MN5、第六NMOS晶體管MN6及第七NMOS晶體管MN7。 其中第一 NMOS晶體管麗1、第二 NMOS晶體管麗2、第三NMOS晶體管麗3的柵極共同連接于 第一偏置電壓源VBl，第一 NMOS晶體管MNl、第二 NMOS晶體管MN2、第三NMOS晶體管MN3的 源極均接地，第一 NMOS晶體管MNl的漏極連接于第一節(jié)點(diǎn)A、第二 NMOS晶體管MN2的漏極 連接于第二節(jié)點(diǎn)B、第三NMOS晶體管麗3的漏極連接于第三節(jié)點(diǎn)C ；其中第五NMOS晶體管 麗5、第六NMOS晶體管MN6、第7NM0S晶體管麗7的柵極共同連接于第二偏置電壓VB2，第五 NMOS晶體管MN5的源極連接于第一節(jié)點(diǎn)A、第六NMOS晶體管MN6的源極連接于第一節(jié)點(diǎn)B、 第七NMOS晶體管麗7的源極連接于第三節(jié)點(diǎn)C ’第五NMOS晶體管麗5的漏極連接于第一 輸出節(jié)點(diǎn)0UT1、第六NMOS晶體管MN6的漏極連接于第二輸出節(jié)點(diǎn)0UT2、第七NMOS晶體管 MN7的漏極連接于第一輸出節(jié)點(diǎn)OUTl。其中，第一節(jié)點(diǎn)A、第一節(jié)點(diǎn)B、第三節(jié)點(diǎn)C、第一輸出 節(jié)點(diǎn)0UT1、第二輸出節(jié)點(diǎn)0UT2為共用電路1同其他電路連接的節(jié)點(diǎn)。如圖3及圖4所示，所述恒流放大器電路2包括第一偏置電流源11、第一差分對(duì)輸 入管MPl及第二差分對(duì)輸入管MP2。第一差分對(duì)輸入管MPl及第二差分對(duì)輸入管MP2連接 于共用電路1，并與共用電路1、第一偏置電流源Il 一同構(gòu)成一第一共源共柵電流源。其中 所述第一偏置電流源Il的一端連接于電源VDD，另一端連接于第一差分對(duì)輸入管MPl和第 二差分對(duì)輸入管MP2的源極；所述第一差分對(duì)輸入管MPl的柵極連接于一個(gè)恒流反饋節(jié)點(diǎn) Fl，所述第一差分對(duì)輸入管MPl的漏極連接于所述共用電路的第一節(jié)點(diǎn)A ；所述第二差分對(duì) 輸入管MP2的柵極連接于第一參考電壓源VREFl，所述第二差分對(duì)輸入管MP2的漏極連接于 所述共用電路的第一節(jié)點(diǎn)B。如圖3及圖4所示，所述恒壓放大器電路3包括第二偏置電流源12、第四差分對(duì)輸 入管MP4和第五差分對(duì)輸入管MP5。第四差分對(duì)輸入管MP4和第五差分對(duì)輸入管MP5連接 于共用電路1。第二偏置電流源12、第四差分對(duì)輸入管MP4、第五差分對(duì)輸入管MP5及共用 電路1構(gòu)成第二共源共柵電流源。其中所述第二偏置電流源12的一端連接于電源VDD，另 一端連接于第四差分對(duì)輸入管MP4和第五差分對(duì)輸入管MP5的源極；所述第四差分對(duì)輸入 管MP4的柵極連接于一個(gè)恒壓反饋節(jié)點(diǎn)F2，所述第四差分對(duì)輸入管MP4的漏極連接于所述 共用電路的第三節(jié)點(diǎn)C ；所述第五差分對(duì)輸入管MP5的柵極連接于第二參考電壓源VREF2， 所述第五差分對(duì)輸入管MP5的漏極連接于所述共用電路的第一節(jié)點(diǎn)B。請(qǐng)參照?qǐng)D2及圖3，第一偏移補(bǔ)償電路41連接于共用電路1，并與所述第二差分對(duì) 輸入管MP2形成電流鏡。所述第一偏移補(bǔ)償電路41包括第三PMOS晶體管MP3和第四NMOS 晶體管MN4，所述第一偏移補(bǔ)償電路41用于消除恒流放大器電路對(duì)恒壓放大器造成的偏 移，其中所述第三PMOS晶體管MP3的柵極連接于所述第一參考電壓源VREF1，第三PMOS晶 體管MP3的源極連接于第一偏置電流源II，第三PMOS晶體管MP3的漏極連接于第四NMOS 晶體管MN4的漏極。所述第四NMOS晶體管MN4的柵極連接于所述第二偏置電壓源VB2，第 四NMOS晶體管MN4的源極連接于所述共用電路的第三節(jié)點(diǎn)C。第二偏移補(bǔ)償電路42連接 至前述共用電路1，并與所述第五差分對(duì)輸入管MP5形成電流鏡。所述第二偏移補(bǔ)償電路 42包括第六PMOS晶體管MP6和第八NMOS晶體管MN8，用于消除恒壓放大器對(duì)恒流放大器造成的偏移，其中所述第六PMOS晶體管MP6的柵極連接于所述第二參考電壓源VREF2，第六 PMOS晶體管MP6的源極連接于第二偏置電流源12，第六PMOS晶體管MP6的漏極連接于第 八NMOS晶體管MN8的漏極，所述第八NMOS晶體管MN8的柵極連接于所述第一偏置電壓源 VBl，第八匪OS晶體管MN8的源極連接于所述共用電路的第一節(jié)點(diǎn)A。
所述模式轉(zhuǎn)換控制電路5包括前述第五NMOS晶體管MN5和第七NMOS晶體管MN7， 所述第七NMOS晶體管MN7截止時(shí)，所述恒流放大器電路控制充電電路單元以恒定電流給電 池充電，所述第五NMOS晶體管MN5截止時(shí)所述恒壓放大器電路控制充電電路單元以恒定電 壓給電池充電。所述充電管理裝置20，其還包括一個(gè)與前述共用電路1連接的共源共柵電流源負(fù) 載電流鏡6。所述共源共柵電流源負(fù)載電流鏡6包括第一電阻R1、第七PMOS晶體管MP7、第 八PMOS晶體管MP8、第九PMOS晶體管MP9和第十PMOS晶體管MP10，其中第一電阻Rl的一 端連接于所述共用電路的第一輸出節(jié)點(diǎn)OUTl以及第九PMOS晶體管MP9和第十PMOS晶體 管MPlO的柵極，另一端連接于第九PMOS晶體管MP9的漏極以及第七PMOS晶體管MP7、第 八PMOS晶體管MP8的柵極。第九PMOS晶體管MP9的源極連接于第七PMOS晶體管MP7的 漏極，第七PMOS晶體管MP7的源極連接于電源VDD。第十PMOS晶體管MPlO的漏極連接于 前述共用電路的第二輸出節(jié)點(diǎn)0UT2，第十PMOS晶體管MPlO的源極連接于第八PMOS晶體管 MP8的漏極，第八PMOS晶體管MP8的源極連接于電源VDD。所述充電電路7包括恒流反饋電路71以及恒壓反饋電路72。所述恒流反饋電路71，其包括感應(yīng)PMOS晶體管MP11，其中感應(yīng)PMOS晶體管MP11 的源極連接于前述電源VDD，柵極連接于前述共用電路的第二輸出節(jié)點(diǎn)0UT2，感應(yīng)PMOS晶 體管MPll的漏極通過恒流反饋電阻RPROG接地，其中感應(yīng)PMOS晶體管MPll的漏極與恒流 反饋電阻RPROG連接的節(jié)點(diǎn)為前述恒流反饋節(jié)點(diǎn)Fl ；所述恒壓反饋電路72，其包括與所述感應(yīng)PMOS晶體管MPll形成電流鏡關(guān)系的功 率晶體管MP12。所述功率晶體管MP12的源極連接于前述電源VDD，柵極連接于前述共用電 路的第二輸出節(jié)點(diǎn)0UT2，漏極經(jīng)過串聯(lián)的第一恒壓反饋電阻R2和第二恒壓反饋電阻R3接 地。第一恒壓反饋電阻R2和第二恒壓反饋電阻R3的兩端作為充電輸出端，第一恒壓反饋 電阻R2和第二恒壓反饋電阻R3連接的節(jié)點(diǎn)為前述恒壓反饋節(jié)點(diǎn)F2。下面描述各個(gè)電路的具體工作方式剛開始充電的時(shí)候，充電電池的電壓Vbattery較低，導(dǎo)致第二恒壓反饋電阻R3與 第一恒壓反饋電阻R2的連接點(diǎn)處的電壓VFBB的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于第二參考電壓源VREF2的電 壓，所以第二偏置電流源12的電流基本上都流經(jīng)第四PMOS晶體管MP4，所以第四PMOS晶體 管MP4的電流大于第三NMOS晶體管麗3的電流，第三NMOS晶體管麗3的漏極的電壓被抬 高，即第四NMOS晶體管MN4和第七NMOS晶體管麗7的源極電位被抬高，所以第四NMOS晶體 管MN4和第七NMOS晶體管MN7處于截止?fàn)顟B(tài)，這時(shí)候恒流放大器就是一個(gè)純粹的折疊_共 源共柵(fold-cascode)放大器，恒流放大器通過和感應(yīng)晶體管MP11、恒流反饋電阻RPROG 組成的反饋系統(tǒng)，恒流反饋節(jié)點(diǎn)Fl的電壓VPROG被穩(wěn)定為第二參考電壓源VREF2的電壓， 則恒流充電電流Ic等于M*參考電壓VREF2/RPR0G，充電器完全工作在恒流充電模式下。隨著充電電池的電壓Vbattery的電壓慢慢變高，導(dǎo)致第二恒壓反饋電阻R3與第 一恒壓反饋電阻R2的連接點(diǎn)處的電壓VFBB的電壓也會(huì)慢慢變高，此時(shí)雖然第二偏置電流源12的大部分電流還會(huì)流過第四PMOS晶體管MP4，但是由于恒壓反饋節(jié)點(diǎn)F2的電壓VFBB 和第二參考電壓源VREF2的電壓越來越接近，第五差分對(duì)輸入管MP5也會(huì)流過一些電流，這 時(shí)候第七NMOS晶體管MN7仍然處于截止?fàn)顟B(tài)，但是由于第五差分對(duì)輸入管MP5有電流就會(huì) 給恒流放大器產(chǎn)生偏移，影響恒流放大器的正常工作。為了解決這個(gè)問題，電路中加入了偏 移補(bǔ)償電路。偏移補(bǔ)償電路的第六PMOS晶體管MP6和第五差分對(duì)輸入管MP5構(gòu)成電流鏡， 這時(shí)候第五差分對(duì)輸入管MP5的電流會(huì)以同樣的大小鏡像到第六PMOS晶體管MP6，第五差 分對(duì)輸入管MP5和第六PMOS晶體管MP6的電流以同樣大小分別注入到第二 NMOS晶體管 MN2和第一NMOS晶體管MNl的漏極，這樣恒壓放大器引入的偏移就被抵消掉了，所以恒流放 大器仍然正常工作。當(dāng)充電電池Vbattery的電壓逐漸增大到使恒壓反饋節(jié)點(diǎn)F2的電壓VFBB接近第 二參考電壓VREF2的時(shí)候，流過第四PMOS晶體管MP4的電流減小，第三NMOS晶體管麗3的 漏極電壓慢慢降低，使第七NMOS晶體管MN7會(huì)慢慢流過一些電流，這樣就會(huì)使共源共柵負(fù) 載電流鏡的電流增大，使得第十PMOS晶體管MPlO的漏極端的電壓升高，即感應(yīng)管MPll和 功率管MP12的柵極電壓升高，流過感應(yīng)管MPll和功率管MP12的電流降低，恒流反饋節(jié)點(diǎn) Fl的電壓VPROG就會(huì)降低，低于第二參考電壓源VREF2的電壓，這樣第一偏置電流源Il的 電流就會(huì)大部分流入第一 PMOS晶體管MP1，從而抬高第一 NMOS晶體管MNl的漏極電壓，即 第五NMOS晶體管MN5的源極電壓，這時(shí)候第五NMOS晶體管MN5就會(huì)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，同樣第 八NMOS晶體管MN8也會(huì)進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，系統(tǒng)就從恒流充電模式自動(dòng)轉(zhuǎn)換到恒壓充電模式。由于恒流反饋節(jié)點(diǎn)Fl的電壓VPROG剛剛低于第一參考電壓源VREFl的電壓的時(shí) 候，第一偏置電流源Il的部分電流同樣會(huì)流入第二差分對(duì)輸入管MP2，從而使恒壓放大器 產(chǎn)生偏移，這時(shí)候采用類似上面的方法，通過第三PMOS晶體管MP3和第二差分對(duì)輸入管MP2 形成的電流鏡給第二 NMOS晶體管麗2和第三NMOS晶體管麗3注入同樣的電流，用來消除 偏移。恒壓放大器和功率管MP12以及第一恒壓反饋電阻R2、第二恒壓反饋電阻R3形成的 反饋系統(tǒng)，使恒壓反饋節(jié)點(diǎn)F2的電壓VFBB的最終電壓被穩(wěn)定在第一參考電壓源VREFl的 電壓，所以充電電池Vbattery的最終電壓等于(第一恒壓反饋電阻R2+第二恒壓反饋電阻 R3)*第一參考電壓VREFl/第二恒壓反饋電阻R3。通過選取合適的第一恒壓反饋電阻R2 和第二恒壓反饋電阻R3的比例，使最終的充電電池Vbattery的電壓固定在4. 2v。從本發(fā)明的實(shí)施例中可以看出，無論系統(tǒng)工作在恒流狀態(tài)還是恒壓狀態(tài)下，放大 器內(nèi)部只會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低頻極點(diǎn)，即第六NMOS晶體管MN6和第十PMOS晶體管MPlO的漏極處， 相對(duì)于圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的穩(wěn)定性補(bǔ)償更加容易。圖5是系統(tǒng)的仿真結(jié)果圖形，從仿真結(jié)果可以看出，系統(tǒng)在充電電池Vbattery達(dá) 到最終穩(wěn)定值之前都具有非常好的恒流特性，并且恒流到恒壓得轉(zhuǎn)換過程比較平滑，沒有 過沖產(chǎn)生。上述說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的 技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
所做的任何改動(dòng)均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。 相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實(shí)施方式
。
9
權(quán)利要求
一種充電管理裝置，其包括充電電路，以恒流模式或恒壓模式對(duì)電池充電，并提供恒流反饋電壓和恒壓反饋電壓；恒流放大電路，其兩個(gè)差分輸入端分別連接第一參考電壓和所述恒流反饋電壓，其輸出控制所述充電電路以恒流模式對(duì)所述電池進(jìn)行充電；恒壓放大電路，其兩個(gè)差分輸入端分別連接第二參考電壓和所述恒壓反饋電壓，其輸出控制所述充電電路以恒壓模式對(duì)所述電池進(jìn)行充電；模式轉(zhuǎn)換控制電路，自動(dòng)控制所述充電電路由恒流模式轉(zhuǎn)換為恒壓模式；和偏移補(bǔ)償電路，在所述充電電路以恒流模式對(duì)電池充電時(shí)，補(bǔ)償恒壓放大電路對(duì)恒流放大電路產(chǎn)生的偏移，在充電電路以恒壓模式對(duì)電池充電時(shí)，補(bǔ)償恒流放大電路對(duì)恒壓放大電路產(chǎn)生的偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的充電管理裝置，其特征在于所述充電管理裝置包括一個(gè)共用 電路，所述共用電路包括第一 NMOS晶體管、第二 NMOS晶體管、第三NMOS晶體管、第五NMOS 晶體管、第六NMOS晶體管、第七NMOS晶體管，其中第一 NMOS晶體管、第二 NMOS晶體管、第 三NMOS晶體管的柵極共同連接于第一偏置電壓源，第一 NMOS晶體管、第二 NMOS晶體管、第 三NMOS晶體管的源極均接地，第一 NMOS晶體管的漏極連接于第一節(jié)點(diǎn)、第二 NMOS晶體管 的漏極連接于第二節(jié)點(diǎn)、第三NMOS晶體管的漏極連接于第三節(jié)點(diǎn)；其中第五NMOS晶體管、 第六NMOS晶體管、第七NMOS晶體管的柵極共同連接于第二偏置電壓源，第五NMOS晶體管 的源極連接于第一節(jié)點(diǎn)、第六NMOS晶體管的源極連接于第二節(jié)點(diǎn)、第七NMOS晶體管的源極 連接于第三節(jié)點(diǎn)；第五NMOS晶體管的漏極連接于第一輸出節(jié)點(diǎn)、第六NMOS晶體管的漏極連 接于第二輸出節(jié)點(diǎn)、第七NMOS晶體管的漏極連接于第一輸出節(jié)點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的充電管理裝置，其特征在于所述恒流放大器電路包括第一偏 置電流源、第一差分對(duì)輸入管及第二差分對(duì)輸入管，所述第一差分對(duì)輸入管及第二差分對(duì) 輸入管連接于前述共用電路，并與前述共用電路、第一偏置電流源一同構(gòu)成一第一共源共 柵電流源；其中所述第一偏置電流源的一端連接于電源，另一端連接于第一差分對(duì)輸入管 和第二差分對(duì)輸入管的源極；所述第一差分對(duì)輸入管的柵極連接于一個(gè)恒流反饋節(jié)點(diǎn)，所 述第一差分對(duì)輸入管的漏極連接于所述共用電路的第一節(jié)點(diǎn)；所述第二差分對(duì)輸入管的 柵極連接于第一參考電壓源，所述第二差分對(duì)輸入管的漏極連接于所述共用電路的第二節(jié) 點(diǎn)ο
4.如權(quán)利要求3所述的充電管理裝置，其特征在于所述恒壓放大器電路包括第二偏 置電流源、第四差分對(duì)輸入管和第五差分對(duì)輸入管，所述第四差分對(duì)輸入管和第五差分對(duì) 輸入管連接于前述共用電路，所述第二偏置電流源、第四差分對(duì)輸入管、第五差分對(duì)輸入管 及共用電路構(gòu)成第二共源共柵電流源，其中所述第二偏置電流源的一端連接于電源，另一 端連接于第四差分對(duì)輸入管和第五差分對(duì)輸入管的源極；所述第四差分對(duì)輸入管的柵極連 接于一個(gè)恒壓反饋節(jié)點(diǎn)，所述第四差分對(duì)輸入管的漏極連接于所述共用電路的第三節(jié)點(diǎn)； 所述第五差分對(duì)輸入管的柵極連接于第二參考電壓源，所述第五差分對(duì)輸入管的漏極連接 于所述共用電路的第二節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的充電管理裝置，其特征在于所述偏移補(bǔ)償電路包括與所述第 二差分對(duì)輸入管形成電流鏡并連接至前述共用電路的第一偏移補(bǔ)償電路，所述第一偏移補(bǔ)償電路包括第三PMOS晶體管和第四NMOS晶體管，用于消除恒流放大器電路對(duì)恒壓放大器 造成的偏移，其中所述第三PMOS晶體管的柵極連接于所述第一參考電壓源，源極連接于第 一偏置電流源、漏極連接于第四NMOS晶體管的漏極，所述第四NMOS晶體管的柵極連接于所 述第一偏置電壓源，源極連接于所述共用電路的第三節(jié)點(diǎn)；所述偏移補(bǔ)償電路還包括與所 述第五差分對(duì)輸入管形成電流鏡并連接至前述共用電路的第一偏移補(bǔ)償電路，所述第一偏 移補(bǔ)償電路包括第六PMOS晶體管和第八NMOS晶體管，用于消除恒壓放大器對(duì)恒流放大器 造成的偏移，其中所述第六PMOS晶體管的柵極連接于所述第二參考電壓源，源極連接于第 二偏置電流源、漏極連接于第八NMOS晶體管的漏極，所述第八NMOS晶體管的柵極連接于所 述第一偏置電壓源，源極連接于所述共用電路的第一節(jié)點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的充電管理裝置，其特征在于所述模式轉(zhuǎn)換控制電路包括前述 第五NMOS晶體管和第七NMOS晶體管，所述第七NMOS晶體管截止時(shí)，所述恒流放大器電路 控制充電電路單元以恒定電流給電池充電，所述第五NMOS晶體管截止時(shí)所述恒壓放大器 電路控制充電電路單元以恒定電壓給電池充電。
7.如權(quán)利要求6所述的充電管理裝置，其特征在于其還包括一個(gè)與前述共用電路 連接的共源共柵電流源負(fù)載電流鏡，所述共源共柵電流源負(fù)載電流鏡包括第一電阻、第七 PMOS晶體管、第八PMOS晶體管、第九PMOS晶體管和第十PMOS晶體管，其中第一電阻的一端 連接于所述共用電路的第一輸出節(jié)點(diǎn)以及第九PMOS晶體管和第十PMOS晶體管的柵極，另 一端連接于第九PMOS晶體管的漏極以及第七PMOS晶體管、第八PMOS晶體管的柵極；第九 PMOS晶體管的源極連接于第七PMOS晶體管的漏極，第七PMOS晶體管的源極連接于電源； 第十PMOS晶體管的漏極連接于前述共用電路的第二輸出節(jié)點(diǎn)，第十PMOS晶體管的源極連 接于第八PMOS晶體管的漏極，第八PMOS晶體管的源極連接于電源。
8.如權(quán)利要求7所述的充電管理裝置，其中所述充電電路包括恒流反饋電路，其包括感應(yīng)PMOS晶體管，其中感應(yīng)PMOS晶體管的源極連接于前述電 源，柵極連接于前述共用電路的第二輸出節(jié)點(diǎn)，感應(yīng)PMOS晶體管的漏極通過恒流反饋電阻 接地，其中感應(yīng)PMOS晶體管的漏極與恒流反饋電阻連接的節(jié)點(diǎn)為前述恒流反饋節(jié)點(diǎn)；恒壓反饋電路，其包括與所述感應(yīng)PMOS晶體管形成電流鏡關(guān)系的功率晶體管，所述功 率晶體管的源極連接于前述電源，柵極連接于前述共用電路的第二輸出節(jié)點(diǎn)，漏極經(jīng)過串 聯(lián)的第一恒壓反饋電阻和第二恒壓反饋電阻接地，第一恒壓反饋電阻和第二恒壓反饋電阻 的兩端作為充電輸出端，第一恒壓反饋電阻和第二恒壓反饋電阻連接的節(jié)點(diǎn)為前述恒壓反 饋節(jié)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有恒流恒壓模式自動(dòng)切換功能的線性充電管理裝置，其包括充電電路單元、恒流放大器電路、恒壓放大器電路、偏移補(bǔ)償電路和模式轉(zhuǎn)換控制電路，恒流放大器電路控制充電電路單元以恒流模式對(duì)待充電電池充電，恒壓放大器電路控制充電電路以恒壓模式對(duì)待充電電池充電，偏移補(bǔ)償電路消除恒壓模式下恒流放大器對(duì)恒壓放大器的影響以及在恒流模式下恒壓放大器對(duì)恒流放大器的影響，模式轉(zhuǎn)換控制電路控制恒流放大器電路和恒壓放大器電路的自動(dòng)切換。本發(fā)明充電管理裝置簡(jiǎn)單，容易補(bǔ)償，在較高的電池電壓下仍能恒流充電，從恒流充電到恒壓充電的過程中可以自動(dòng)切換并且沒有過充。
文檔編號(hào)H03F1/30GK101951003SQ20101029626
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月29日
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