專利名稱：應用于線性充電器的恒流充電電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電子電路技術領域，涉及模擬集成電路，特別是一種應用于線性充電器的恒流充電電路。
背景技術：
線性充電器主要是利用線性穩(wěn)壓電源技術給電池充電的系統(tǒng)，充電方式一般為典型的恒流/恒壓模式。充電時主要是通過恒定電流給電池快速補充電量，當電池接近充滿時，切換為恒壓模式，充電電流開始減小，直至充滿。圖1給出了現(xiàn)有線性充電器的恒流充電電路，主要包括運算放大器0P、電阻R、 PMOS管M1和M2。運算放大器OP的正向輸入端連接到電阻R的一端，并同時連接到PMOS管 M1的漏極，電阻Rl的另一端接地，運算放大器OP的反向輸入端接基準電壓Va，運算放大器 OPl的輸出連接到PMOS管M1和M2的柵極，PMOS管M1和M2的源極的接電源電壓，以使PMOS 管虬和M2構成電流鏡。線性充電器的優(yōu)點在于結構簡單，缺點在于能量效率低，在充電過程中，由于功率管消耗功率，會使功率管的結溫升高，過高的結溫將使半導體器件工作不可靠，甚至燒毀半導體器件。線性充電管理芯片的溫度可由下面的公式計算出Tj = Ta+ (Vcc-Vbat) XI0XKa(1)其中Tj是芯片的溫度；TA是芯片的環(huán)境溫度是輸入電壓；Vbat是電池電壓山是充電電流；Ka是芯片的熱阻。由上面的公式可以看出，當芯片的環(huán)境溫度較高，或者輸入電壓與電池電壓的電壓差較大或者充電電流比較大時，芯片的溫度會有明顯的升高。在典型的單節(jié)鋰電池應用中，一節(jié)充滿電的鋰電池電壓為4. 2V，通常認為沒有時候的電壓為3. 3V，有些過放電的鋰電池電壓甚至會小于2V。當5V電源以IA的電流給一塊完全沒電的電池電壓為2V的電池充電時，電源消耗的功率為5W，電池存儲的功率為2W，即調整管得消耗3W的功率，這樣就會使得芯片過熱，嚴重的情況下會導致芯片燒毀。傳統(tǒng)的解決方法是采用熱關斷控制，即芯片溫度超過設置的最高溫度閾值時，停止充電。芯片經過一段時間的自然冷卻后，才能重新開始充電，通常熱關斷溫度為160°C。 由于電池電壓不會快速上升，因此過溫恢復后，功率管消耗功率并未減少，因此，電路又會發(fā)生過溫關斷，進入一個關斷和恢復的循環(huán)之中。由于冷卻時間的存在，這將極大的延長電池充電的時間。另外，頻繁的過溫也會影響電路的可靠性。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種應用于線性充電器的恒流充電電路，以解決現(xiàn)有技術充電時采用熱關斷所導致的充電時間過長的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的恒流充電電路包括恒流調制電路和PMOS管M2,PMOS管 M2的源極接電源電壓，柵極接恒流調制電路的輸出，PM0S管M2的漏極為充電器輸出；其特征在于恒流調制電路設有兩個輸入端，第一輸入端A接基準電壓VA，用于在正常溫度下進行恒流充電時產生恒定的輸出電流Itj ；第二輸入端B連接有第二運算放大器0P2，該運算放大器0P2的正向輸入端與溫度采樣電路連接，反向輸入端接基準電壓V1，構成溫度反饋控制環(huán)路，用于在芯片溫度超過設定的調制溫度T1時，降低輸出電流，使芯片溫度穩(wěn)定在調制溫度1\。所述的調制溫度T1，小于熱關斷的溫度閾值，T1為120°C 125°C，熱關斷溫度為 160 "C。所述的溫度采樣電路，包括第一 PNP管Q1、第二 PNP管Q2、第一電流源I2、第二電流源I3和電阻&，第一 PNP管Ql的集電極和基極均接地，發(fā)射極接第一電流源12，并連接到第二 PNP管Q2的基極，第二 PNP管Q2的集電極接地，發(fā)射極接電阻&的一端，電阻&的另一端接第二電流源13，并作為溫度采樣電路的輸出，用于產生溫度電壓VT。該溫度電壓Vt 具有負溫度系數(shù)，芯片內溫度達到120°C時，溫度電壓Vt等于基準電壓\。所述的恒流調制電路，包括第一運算放大器OPl 11 )5管M1及電阻R1 ；第一運算放大器OPl的正向輸入端連接到電阻Rl的一端，并同時連接到PMOS管M1的漏極，電阻Rl的另一端接地，PMOS管M1的源極接電源電壓，第一運算放大器OPl有2個反向輸入端，作為恒流調制電路的兩個輸入端A和B，分別連接基準電壓Va和第二運算放大器0P2的輸出Vb，第一運算放大器OPl的輸出連接到PMOS管M1的柵極，并作為恒流調制電路的輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點本發(fā)明由于在恒流調制電路的輸入端通過第二運算放大器0P2連接溫度采樣電路，構成了溫度反饋控制環(huán)路，使得當芯片內溫度超過調制溫度T1時，可減小輸出電流，將芯片內溫度穩(wěn)定在調制溫度T1,能繼續(xù)充電，不僅避免了電路進入熱關斷和恢復的循環(huán)所導致的充電時間過長的問題，同時也不會因為頻繁的過溫而影響電路的可靠性。
圖1為現(xiàn)有的恒流充電電路；圖2是本發(fā)明的恒流充電電路。
具體實施例方式以下參照附圖2對本發(fā)明具體實現(xiàn)作進一步詳細描述。本發(fā)明中的恒流充電電路主要由恒流調制電路、溫度采樣電路、第二運算放大器 0P2和？1 )5管禮組成。溫度采樣電路的輸出連接第二運算放大器0P2的正向輸入端，第二運算放大器0P2的反向輸入端接基準電壓V1，其輸出連接到恒流源電路的第二輸入端B，恒流調制電路的輸出連接到PMOS管M2的柵極，PMOS管M2的漏極為充電電路的輸出端。所述恒流調制電路，控制恒流充電時的輸出電流，它包括第一運算放大器0P1、 皿05管虬及電阻R115其中第一運算放大器OPl的正向輸入端連接到電阻Rl的一端，并同時連接到PMOS管M1的漏極，電阻Rl的另一端接地，PMOS管M1的源極接電源電壓；第一運算放大器OPl采用復合運算放大器，設有兩個反向輸入端，作為恒流調制電路的兩個輸入端A 和B，分別連接基準電壓Va和第二運算放大器0P2的輸出Vb，第一運算放大器OPl的輸出連接到PMOS管M1的柵極，并作為恒流調制電路的輸出。PMOS管M2的柵極也接到第一運算放大器OPl的輸出，PMOS管M2的源極接電源電壓并和PMOS管M1組成了電流鏡，PMOS管M2的
4寬長比和PMOS管M1的寬長比是K1，以放大PMOS管M1中的電流I1。該恒流調制電路中的第一運算放大器OPl設有兩個反向輸入端A和B，當?shù)谝惠斎攵薃的電壓Va高于第二輸入端 B的電壓Vb時，運算放大器OPl的輸出由第二輸入端B的電壓Vb和正向輸入端電壓之間的差值決定；當?shù)谝惠斎攵薃的電壓VJS于第二輸入端B的電壓Vb時，運算放大器OPl的輸出由第一輸入端A的電壓Va和正向輸入端電壓之間的差值決定；因此，對于恒流調制電路， 流經電阻Rl的電流“為
權利要求
1.一種應用于線性充電器的恒流充電電路，包括恒流調制電路、和PMOS管M2, PMOS管 M2的源極接電源電壓，柵極接恒流調制電路的輸出，PM0S管M2的漏極為充電器輸出；其特征在于恒流調制電路設有兩個輸入端，第一輸入端A接基準電壓VA，用于在正常溫度下進行恒流充電時產生恒定的輸出電流Itj ；第二輸入端B連接有第二運算放大器0P2，該運算放大器0P2的正向輸入端連接有溫度采樣電路，反向輸入端接基準電壓V1，以構成溫度反饋控制環(huán)路，用于在芯片溫度超過設定的調制溫度T1時，降低輸出電流，使芯片溫度穩(wěn)定在調制溫度T1。
2.根據(jù)權利要求書1所述的恒流充電電路，其特征在于所述的調制溫度T1，小于熱關斷的溫度閾值，T1為120°C 125°C，熱關斷溫度為160°C。
3.根據(jù)權利要求書1所述的恒流充電電路，其特征在于所述的溫度采樣電路，包括第一 PNP管Q1、第二 PNP管Q2、第一電流源I2、第二電流源I3和電阻R2，第一 PNP管Ql的集電極和基極均接地，發(fā)射極接第一電流源12，并連接到第二 PNP管Q2的基極，第二 PNP管Q2 的集電極接地，發(fā)射極接電阻&的一端，電阻&的另一端接第二電流源I3，并作為溫度采樣電路的輸出，用于產生溫度電壓VT。
4.根據(jù)權利要求書1所述的恒流充電電路，其特征在于所述的恒流調制電路，包括第一運算放大器0P1、PM0S管M1及電阻R1 ；第一運算放大器OPl的正向輸入端連接到電阻Rl 的一端，并同時連接到PMOS管M1的漏極，電阻Rl的另一端接地，PMOS管M1的源極接電源電壓，第一運算放大器OPl有兩個反向輸入端，作為恒流調制電路的兩個輸入端A和B，分別連接基準電壓Va和第二運算放大器0P2的輸出，第一運算放大器OPl的輸出連接到PMOS 管虬的柵極，并作為恒流調制電路的輸出。
5.根據(jù)權利要求書3所述的恒流充電電路，其特征在于所述的溫度電壓Vt，具有負溫度系數(shù)，芯片內溫度達到120°C時，溫度電壓Vt等于基準電壓義。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用于線性充電器的恒流充電電路，主要解決現(xiàn)有技術在充電時采用熱關斷而導致的充電時間過長的問題。該電路包括恒流調制電路、溫度采樣電路、第二運算放大器OP2和PMOS管M2；PMOS管M2的源極接電源電壓，柵極接恒流調制電路的輸出，PMOS管M2的漏極為充電器輸出；恒流調制電路設有兩個輸入端，第一輸入端A接基準電壓VA，以在正常溫度下進行恒流充電時產生恒定的輸出電流IO；第二輸入端B通過第二運算放大器OP2連接有溫度采樣電路，以構成溫度反饋控制環(huán)路。本發(fā)明能夠在芯片溫度偏高時，降低輸出電流，使芯片溫度穩(wěn)定在調制溫度T1，可繼續(xù)充電，避免了采用熱關斷所導致的充電時間過長的問題，可應用于線性充電器中。
文檔編號H02J7/00GK102412611SQ201110404418
公開日2012年4月11日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權日2011年12月7日
發(fā)明者周波, 徐靈炎, 李演明, 來新泉, 毛翔宇 申請人:西安啟芯微電子有限公司