充電芯片中的充電控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，包括恒壓控制環(huán)路、恒流控制環(huán)路、輸出電路以及偏置電路。所述恒壓控制環(huán)路適于對第一采樣電壓和第一基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第一下拉電流，所述第一下拉電流在所述電池電壓小于第一閾值電壓時為零；所述恒流控制環(huán)路適于對第二采樣電壓和第二基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第二下拉電流，所述第二下拉電流在所述電池電壓大于第二閾值電壓時為零，所述第二閾值電壓大于所述第一閾值電壓；所述輸出電路適于根據(jù)所述第一下拉電流和第二下拉電流輸出控制電壓。本發(fā)明提供的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)實現(xiàn)了恒流充電模式與恒壓充電模式之間的自動平滑切換，提高了充電電流和電池電壓的穩(wěn)定性。
【專利說明】充電芯片中的充電控制系統(tǒng)
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電池充電控制【技術領域】，特別涉及一種充電芯片中的充電控制系統(tǒng)。 【背景技術】
[0002]充電電池是充電次數(shù)有限的可充電的電池，具有經(jīng)濟和環(huán)保等優(yōu)點。影響充電電 池循環(huán)壽命的主要因素是充電電池的充電方式與充電效率。因此，在便攜式電子產(chǎn)品向更 高層次集成度發(fā)展的同時，如何為充電電池提供高效安全的充電方案越來越受到設計者的 關注。針對充電電池的充電特性，通常采用恒流-恒壓模式充電。
[0003]圖1是采用恒流-恒壓模式給充電電池充電的電池電壓和充電電流的波形示意 圖。參考圖1，橫軸表示時間，縱軸表示電壓/電流，虛曲線Lll表示電池電壓,實曲線L12 表示充電電流。在0?tl時刻期間，充電電流保持不變，電池電壓不斷升高，采用恒流模式 給電池充電；在tl時刻后，充電電流逐漸減小，電池電壓保持不變，采用恒壓模式給電池充 電。
[0004]圖2是常見的一種實現(xiàn)恒流-恒壓模式充電的充電芯片的部分結構示意圖。參考 圖2，所述充電芯片包括充電控制系統(tǒng)21和控制信號產(chǎn)生電路22，所述充電控制系統(tǒng)21包 括恒壓控制環(huán)路211和恒流控制環(huán)路212。
[0005]通常，所述恒壓控制環(huán)路211和恒流控制環(huán)路212為誤差放大器。所述恒壓控制 環(huán)路211適于對第一米樣電壓Vfb和第一基準電壓Vkefi進行誤差放大處理以產(chǎn)生第一控制 電壓EA1，所述第一采樣電壓Vfb為對電池電壓進行采樣獲得。所述恒流控制環(huán)路212適于 對第二采樣電壓Vcs和第二基準電壓Vkef2進行誤差放大處理以產(chǎn)生第二控制電壓EA2，所述 第二采樣電壓Ves為對充電電流進行采樣獲得。
[0006]所述控制信號產(chǎn)生電路22適于接收所述第一控制電壓EAl或者所述第二控制電 壓EA2，并基于所述第一控制電壓EAl或者所述第二控制電壓EA2產(chǎn)生占空比可調(diào)的柵極控 制信號Vg。所述柵極控制信號Vg適于輸入充電功率管的柵極，控制充電功率管的導通與截止。
[0007]在恒流充電模式時，所述恒壓控制環(huán)路211輸出高阻態(tài)，所述控制信號產(chǎn)生電路 23由所述第二控制信號EA2控制。具體地，當充電電流大于預先設置的恒定電流時，所述控 制信號產(chǎn)生電路22在所述第二控制電壓EA2的控制下，產(chǎn)生的柵極控制信號Vg的占空比 減小，使充電功率管的導通時間縮短，減小充電電流；當充電電流小于預先設置的恒定電流 時，所述控制信號產(chǎn)生電路22在所述第二控制電壓EA2的控制下，產(chǎn)生的柵極控制信號Vg 的占空比增大，使充電功率管的導通時間增長，增大充電電流，以實現(xiàn)恒流控制。
[0008]在恒壓充電模式時，所述恒流控制環(huán)路212輸出高阻態(tài)，所述控制信號產(chǎn)生電路 23由所述第一控制信號EAl控制。具體地，當電池電壓大于預先設置的恒定電壓時，所述控 制信號產(chǎn)生電路22在所述第一控制電壓EAl的控制下，產(chǎn)生的柵極控制信號Vg的占空比 減小，使充電功率管的導通時間縮短，減小所述充電芯片的輸出電壓；當電池電壓小于預先 設置的恒定電壓時，所述控制信號產(chǎn)生電路22在所述第一控制電壓EAl的控制下，產(chǎn)生的柵極控制信號Vg的占空比增大，使充電功率管的導通時間增長，增大所述充電芯片的輸出 電壓，以實現(xiàn)恒壓控制。
[0009]然而，在由恒流充電模式切換至恒壓充電模式時，所述恒流控制環(huán)路212不能自 動切換至所述恒壓控制環(huán)路211。當電池電壓升高至預先設定的恒定電壓時，需要先使所述 恒流控制環(huán)路212停止工作，再開啟所述恒壓控制環(huán)路211。在切換過沖中，導致充電電流 和電池電壓不穩(wěn)定。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]本發(fā)明解決的是恒流充電模式和恒壓充電模式不能平滑切換而導致充電電流和 電池電壓不穩(wěn)定的問題。
[0011]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，包括恒壓控制環(huán) 路、恒流控制環(huán)路、輸出電路以及偏置電路；
[0012]所述恒壓控制環(huán)路適于對第一采樣電壓和第一基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn) 生第一下拉電流，所述第一采樣電壓與電池電壓相關，所述第一下拉電流在所述電池電壓 小于第一閾值電壓時為零；
[0013]所述恒流控制環(huán)路適于對第二采樣電壓和第二基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn) 生第二下拉電流，所述第二采樣電壓與充電電流相關，所述第二下拉電流在所述電池電壓 大于第二閾值電壓時為零，所述第二閾值電壓大于所述第一閾值電壓；
[0014]所述輸出電路適于根據(jù)輸入電流輸出控制電壓，所述控制電壓的電壓值隨所述輸 入電流的增大而減小，所述輸入電流包括所述第一下拉電流和所述第二下拉電流；
[0015]所述偏置電路適于向所述恒壓控制環(huán)路、所述恒流控制環(huán)路以及所述輸出電路提 供偏置電壓。
[0016]可選的，所述恒壓控制環(huán)路的開環(huán)增益大于所述恒流控制環(huán)路的開環(huán)增益。
[0017]可選的，所述第一采樣電壓為對所述電池電壓進行采樣獲得的電壓，所述第二采 樣電壓為對所述充電電流進行采樣獲得的電壓。
[0018]可選的，所述恒流控制環(huán)路包括差分放大電路、第一電流鏡以及第二電流鏡；
[0019]所述差分放大電路適于對所述第二采樣電壓和所述第二基準電壓進行誤差放大 處理以產(chǎn)生誤差放大電壓；
[0020]所述第一電流鏡適于將所述誤差放大電壓轉換為誤差放大電流；
[0021]所述第二電流鏡適于對所述誤差放大電流進行鏡像以輸出所述第二下拉電流，所 述第二電流鏡的鏡像電流輸出端為所述恒流控制環(huán)路輸出所述第二下拉電流的輸出端。
[0022]可選的，所述充電芯片中的充電控制系統(tǒng)還包括功率管理控制環(huán)路，所述功率管 理控制環(huán)路適于對第三采樣電壓和第三基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第三下拉電流， 所述第三采樣電壓與適配器輸入所述充電芯片的電壓相關，所述輸入電流還包括所述第三 下拉電流；
[0023]所述偏置電路還適于向所述功率管理控制環(huán)路提供偏置電壓。
[0024]可選的，所述第三采樣電壓為對適配器輸入所述充電芯片的電壓進行采樣獲得的 電壓。
[0025]可選的，所述充電芯片中的充電控制系統(tǒng)還包括輸入限流控制環(huán)路，所述輸入限流控制環(huán)路適于對第四采樣電壓和第四基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第四下拉電流， 所述第四采樣電壓與適配器輸入所述充電芯片的電流相關，所述輸入電流還包括所述第四 下拉電流；
[0026]所述偏置電路還適于向所述輸入限流控制環(huán)路提供偏置電壓。
[0027]可選的，所述第四采樣電壓為對適配器輸入所述充電芯片的電流進行采樣獲得的 電壓。
[0028]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的技術方案具有以下優(yōu)點:
[0029]本發(fā)明提供的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)中的恒壓控制環(huán)路和恒流控制環(huán)路共 用同一個輸出電路，所述輸出電路根據(jù)所述恒壓控制環(huán)路產(chǎn)生的第一下拉電流和所述恒流 控制環(huán)路產(chǎn)生的第二下拉電流輸出控制電壓。
[0030]當電池電壓小于第一閾值電壓時，所述恒壓控制環(huán)路輸出高阻態(tài)，即所述第一下 拉電流為零，所述控制電壓根據(jù)所述第二下拉電流確定，采用恒流模式充電；當電池電壓 大于或等于所述第一閾值電壓并且小于或等于第二閾值電壓時，所述恒壓控制環(huán)路開始工 作，即所述第一下拉電流不為零，所述控制電壓根據(jù)所述第一下拉電流和所述第二下拉電 流共同確定，恒流充電模式自動向恒壓充電模式過渡；當電池電壓大于第二閾值電壓時，所 述恒流控制環(huán)路輸出高阻態(tài)，即所述第二下拉電流為零，所述控制電壓根據(jù)所述第一下拉 電流確定，采用恒壓模式充電。因此，本發(fā)明提供的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)實現(xiàn)了恒流 充電模式與恒壓充電模式之間的自動平滑切換，提高了充電電流和電池電壓的穩(wěn)定性。
[0031]本發(fā)明的可選方案中，所述恒壓控制環(huán)路的開環(huán)增益大于所述恒流控制環(huán)路的開 環(huán)增益，當電池電壓升高至與所述第二閾值電壓相等時，所述恒流控制環(huán)路可快速地停止 工作，保證了電池電壓充電的恒壓精度，防止電池電壓超過充電的限制電壓，提高了充電系 統(tǒng)的可靠性。
[0032]本發(fā)明的可選方案中，所述恒壓控制環(huán)路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻以及 第三NMOS管，所述第一電阻、第二電阻、第三電阻以及第三NMOS管構成所述恒壓控制環(huán)路 的內(nèi)部負反饋。所述內(nèi)部負反饋能夠降低所述第三NMOS管的柵極的阻抗，將所述第三NMOS 管的柵極對應的極點推遠，使零點補償更為容易，即能夠將零點補償集成在片內(nèi)，提高了電 路的集成度。
[0033]本發(fā)明的可選方案中，所述充電芯片中的充電控制系統(tǒng)還包括功率管理控制環(huán) 路。當適配器的驅動能力不足時，所述功率管理控制環(huán)路替代所述恒流控制環(huán)路工作，所述 控制電壓根據(jù)所述功率管理控制環(huán)路產(chǎn)生的第三下拉電流確定，從而能夠自適應減小充電 電流以匹配驅動能力不足的適配器。
[0034]本發(fā)明的可選方案中，所述充電芯片中的充電控制系統(tǒng)還包括輸入限流控制環(huán) 路。當所述充電芯片中的充電控制系統(tǒng)應用于開關充電方式的充電芯片中且通過USB接口 輸入的電流過大時，所述控制電壓根據(jù)所述輸入限流控制環(huán)路產(chǎn)生的第四下拉電流確定， 通過所述控制電壓調(diào)節(jié)充電電流得到穩(wěn)定的輸入電流，從而兼容不同的USB接口協(xié)議。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]圖1是采用恒流-恒壓模式給充電電池充電的電池電壓和充電電流的波形示意 圖；[0036]圖2是現(xiàn)有的實現(xiàn)恒流-恒壓模式充電的充電芯片的部分結構示意圖；
[0037]圖3是本發(fā)明實施方式的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)的結構示意圖；
[0038]圖4是本發(fā)明實施例的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)的電路示意圖；
[0039]圖5是本發(fā)明實施例的功率管理控制環(huán)路的電路示意圖；
[0040]圖6是本發(fā)明實施例的輸入限流控制環(huán)路的電路示意圖。
【具體實施方式】
[0041]本發(fā)明技術方案提供一種充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，圖3是本發(fā)明實施方式的 充電芯片中的充電控制系統(tǒng)的結構示意圖。參考圖3，所述充電控制系統(tǒng)包括恒壓控制環(huán)路 31、恒流控制環(huán)路32、輸出電路33以及偏置電路34。
[0042]所述恒壓控制環(huán)路31適于對第一采樣電壓Vfb和第一基準電壓Vkefi進行誤差放大 處理以產(chǎn)生第一下拉電流，所述第一采樣電壓Vfb與電池電壓相關，所述第一下拉電流在所 述電池電壓小于第一閾值電壓時為零。
[0043]具體地，所述第一采樣電壓Vfb是對所述電池電壓進行采樣獲得的電壓，即所述第 一采樣電壓Vfb跟隨所述電池電壓變化。所述第一基準電壓Vkefi是根據(jù)恒定電壓設置的參 考電壓，所述恒定電壓是指恒壓充電時電池上保持的電壓。所述恒定電壓可以根據(jù)充電電 池的電池容量進行設置，例如，手機充電電池的恒定電壓通常設置為4.2V。
[0044]當所述第一采樣電壓Vfb小于所述第一基準電壓Vkefi時，表示電池電壓小于所述 恒定電壓；當所述第一采樣電壓Vfb等于所述第一基準電壓Vkefi時，表示電池電壓與所述恒 定電壓相等；當所述第一采樣電壓Vfb大于所述第一基準電壓Vkefi時，表示電池電壓大于所 述恒定電壓。
[0045]所述第一閾值電壓小于所述恒定電壓。在電池電壓小于所述第一閾值電壓時所 述第一下拉電流為零，在電池電壓大于或等于所述第一閾值電壓時所述第一下拉電流不為 零，即在進入恒壓充電模式前，所述恒壓控制環(huán)路31就參與充電控制。所述第一閾值電壓 可以根據(jù)實際需求進行設置，例如，當所述恒定電壓為4.2V時，所述第一閾值電壓可以設 置為4.15V，通過調(diào)整所述恒壓控制環(huán)路的增益可以改變所述第一閾值電壓。
[0046]所述恒流控制環(huán)路32適于對第二采樣電壓Vcs和第二基準電壓Vkef2進行誤差放大 處理以產(chǎn)生第二下拉電流，所述第二采樣電壓Vcs與充電電流相關，所述第二下拉電流在所 述電池電壓大于第二閾值電壓時為零，所述第二閾值電壓大于所述第一閾值電壓。
[0047]具體地，所述第二采樣電壓Ves是對所述充電電流進行采樣獲得的電壓，即所述第 二采樣電壓Vcs跟隨所述充電電流的變化。所述第二基準電壓Vkef2是根據(jù)恒定電流設置的 參考電壓，所述恒定電流是指恒流充電時保持的充電電流。
[0048]當所述第二采樣電壓Vcs小于所述第二基準電SVkef2時，表示充電電流小于所述 恒定電流；當所述第二采樣電壓Ves等于所述第二基準電壓Vkef2時，表示充電電流與所述恒 定電流相等；當所述第二采樣電壓Vcs大于所述第二基準電壓Vkef2時，表示充電電流大于所 述恒定電流。
[0049]所述第二閾值電壓為所述恒定電壓，即所述第二閾值電壓是指恒壓充電時電池上 保持的電壓。在電池電壓大于所述第二閾值電壓時所述第二下拉電流為零，在電池電壓小 于或等于所述第二閾值電壓時所述第二下拉電流不為零，即在進入恒壓充電模式后，所述恒流控制環(huán)路32不參與充電控制。
[0050]所述輸出電路33適于根據(jù)輸入電流輸出控制電壓，所述控制電壓的電壓值隨所 述輸入電流的增大而減小，所述輸入電流包括所述第一下拉電流和所述第二下拉電流。
[0051]具體地，在電池電壓小于所述第一閾值電壓時，所述第一下拉電流為零、所述第二 下拉電流不為零，所述恒壓控制環(huán)路31不參與充電控制，采用恒流充電模式充電，所述控 制電壓隨所述第二下拉電流的增大而減??；
[0052]在電池電壓大于或等于所述第一閾值電壓且小于或等于所述第二閾值電壓時，所 述第一下拉電流和所述第二下拉電流均不為零，所述恒壓控制環(huán)路31和所述恒流控制環(huán) 路32均參與充電控制，恒流充電模式向恒壓充電模式過渡，所述控制電壓隨所述第一下拉 電流和所述第二下拉電流之和的增大而減??；
[0053]在電池電壓大于所述第二閾值電壓時，所述第一下拉電流不為零、所述第二下拉 電流為零，所述恒流控制環(huán)路32不參與充電控制，采用恒壓充電模式充電，所述控制電壓 隨所述第一下拉電流的增大而減小。
[0054]所述控制電壓作為充電芯片中的控制信號產(chǎn)生電路的輸入，控制所述控制信號產(chǎn) 生電路產(chǎn)生占空比可調(diào)的柵極控制信號。所述柵極控制信號適于輸入充電功率管的柵極， 控制充電功率管的導通與截止。本領域技術人員知曉所述控制信號產(chǎn)生電路的功能與結 構，在此不再贅述。
[0055]所述偏置電路34適于向所述恒壓控制環(huán)路31、所述恒流控制環(huán)路32以及所述輸 出電路33提供偏置電壓。所述偏置電壓是為了確保所述恒壓控制環(huán)路31、恒流控制環(huán)路 32以及輸出電路33能夠正常工作而提供的電壓，所述偏置電壓可以根據(jù)實際電路結構等 條件預置。
[0056]本發(fā)明提供的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，所述恒壓控制環(huán)路31和所述恒流控 制環(huán)路32共用所述輸出電路33，所述輸出電路33根據(jù)所述恒壓控制環(huán)路31產(chǎn)生的第一下 拉電流和所述恒流控制環(huán)路32產(chǎn)生的第二下拉電流輸出控制電壓。
[0057]在恒流充電模式時，僅由所述恒流控制環(huán)路32參與充電控制；在恒壓充電模式 時，僅由所述恒壓控制環(huán)路31參與充電控制。在由恒流充電模式向恒壓充電模式切換的過 程中，當電池電壓升壓至與所述第一閾值電壓相等時，所述恒壓控制環(huán)路31自動參與充電 控制，由恒流充電模式向恒壓充電模式過渡；當電池電壓升高至與所述第二閾值電壓(即所 述恒定電壓)相等時，所述恒流控制環(huán)路32自動退出充電控制。因此，本發(fā)明提供的充電芯 片中的充電控制系統(tǒng)實現(xiàn)了恒流充電模式與恒壓充電模式之間的自動平滑切換，提高了充 電電流和電池電壓的穩(wěn)定性。
[0058]通常，為了防止充電時未將電池完全充滿而降低電池壽命或者影響電池性能，對 所述恒定電壓的精度要求很高，一般要求所述恒定電壓的精度控制在±1%以內(nèi)。也就是 說，在采用恒壓模式充電時，充電芯片輸出的電壓與所述恒定電壓的差值比上所述恒定電 壓所得到的比值的絕對值要小于1%。
[0059]在本發(fā)明實施方式中，所述恒壓控制環(huán)路31的開環(huán)增益大于所述恒流控制環(huán)路 32的開環(huán)增益。因此，在恒流充電模式向恒壓充電模式過渡的充電過程中，一旦電池電壓升 高至與所述第二閾值電壓(即所述恒定電壓)相等，所述恒壓控制環(huán)路31能夠完全接管所述 恒流控制環(huán)路32的控制作用，使所述恒流控制環(huán)路32快速地停止工作，保證了電池電壓充電的恒壓精度。并且，能夠防止電池電壓超過充電的限制電壓，提高了充電系統(tǒng)的可靠性。
[0060]需要說明的是，所述恒壓控制環(huán)路31和所述恒流控制環(huán)路32的開環(huán)增益可以根 據(jù)實際需求進行設置，例如，可以設置所述恒壓控制環(huán)路31的開環(huán)增益為70dB，設置所述 恒流控制環(huán)路32的開環(huán)增益為30dB。具體地，本領域技術人員知曉，通過調(diào)節(jié)構成所述恒 壓控制環(huán)路31和構成所述恒流控制環(huán)路32的元器件參數(shù)可以改變所述恒壓控制環(huán)路31 和所述恒流控制環(huán)路32的開環(huán)增益，在此不再贅述。
[0061]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明 的具體實施例做詳細的說明。
[0062]圖4是本發(fā)明實施例的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)的電路示意圖。參考圖4，所述 充電控制系統(tǒng)包括恒壓控制環(huán)路41、恒流控制環(huán)路42、輸出電路43以及偏置電路44。
[0063]所述恒壓控制環(huán)路41包括第一 PMOS管MPl、第二 PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、 第四PMOS管MP4、第一 NMOS管MNl、第二 NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一電阻R1、第二 電阻R2以及第三電阻R3。
[0064]所述第一 PMOS管MPl的柵極連接所述第二 PMOS管MP2的柵極并適于輸入偏置電 壓Vb，所述第一 PMOS管MPl的源極適于輸入電源電壓Vdd，所述第一 PMOS管MPl的漏極連 接所述第二 PMOS管MP2的源極，所述第一 PMOS管MPl的襯底連接所述第二 PMOS管MP2的 襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0065]所述偏置電壓Vb是為了確保所述恒壓控制環(huán)路41能夠正常工作而在PMOS管的 柵極施加的偏置電壓，具體電壓值可以根據(jù)PMOS管的制造工藝等條件預置。所述電源電壓 Vdd是給所述充電控制系統(tǒng)供電的電壓。
[0066]所述第二 PMOS管MP2的漏極連接所述第三PMOS管MP3的源極、所述第三PMOS管 MP3的襯底、第四PMOS管MP4的源極以及所述第四PMOS管MP4的襯底。
[0067]所述第三PMOS管MP3的柵極適于輸入所述第一采樣電壓Vfb，所述第三PMOS管MP3 的漏極連接所述第一 NMOS管麗I的漏極、所述第一 NMOS管麗I的柵極以及所述第二 NMOS 管麗2的柵極。
[0068]所述第四PMOS管MP4的柵極適于輸入所述第一基準電壓Vkefi，所述第四PMOS管 MP4的漏極連接所述第二 NMOS管MN2的漏極以及所述第三NMOS管MN3的柵極。
[0069]所述第一 NMOS管麗I的源極連接所述第一電阻Rl的一端、所述第三NMOS管麗3 的源極以及所述第三電阻R3的一端，所述第一 NMOS管MNl的襯底連接所述第一電阻Rl的
另一端并接地。
[0070]所述第二 NMOS管麗2的源極連接所述第二電阻R2的一端，所述第二 NMOS管麗2 的襯底連接所述第二電阻R2的另一端并接地。
[0071]所述第三NMOS管MN3漏極為所述恒壓控制環(huán)路41輸出所述第一下拉電流Idl的 輸出端，所述第三NMOS管MN3的襯底連接所述第三電阻R3的另一端并接地。
[0072]本發(fā)明實施例的所述恒壓控制環(huán)路41中，所述第一 PMOS管MPl、第二 PMOS管MP2、 第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第一 NMOS管MNl以及第二 NMOS管MN2構成差分放大 電路，對所述第一采樣電壓Vfb和所述第一基準電壓Vkefi進行誤差放大處理，并在節(jié)點A(所 述節(jié)點A為所述第四PMOS管MP4的漏極、所述第二 NMOS管麗2的漏極以及所述第三NMOS 管MN3的柵極相互連接的連接端)產(chǎn)生誤差放大后的電壓。[0073]所述第三NMOS管麗3具有源極跟隨的作用，將所述節(jié)點A的電壓轉換為所述第一下拉電流Idl，所述第一下拉電流Idl由所述第三NMOS管MN3的漏極流向所述第三NMOS管 MN3的源極。由于所述第一下拉電流Idl是由所述恒壓控制環(huán)路41輸出，因此，可以認為所述恒壓控制環(huán)路41輸出的為負電流。
[0074]所述恒壓控制環(huán)路41引入了由所述第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3以及第三NMOS管麗3構成的內(nèi)部負反饋，在本發(fā)明實施例中，所述第一電阻Rl、第二電阻R2以及第三電阻R3的電阻值相等。
[0075]所述內(nèi)部負反饋將所述第一下拉電流Idl反饋至差分放大電路，使電壓放大器變成了跨導放大器，所述跨導放大器的跨導可以做得較小。在電池電壓小于所述恒定電壓時， 所述第一下拉電流Idl便不為零，即實現(xiàn)在電池電壓大于或等于所述第一閾值電壓時，所述恒壓控制環(huán)路41介入充電控制；在電池電壓等于所述恒定電壓(即所述第二閾值電壓) 時，所述跨導放大器的直流工作點保證所述第一下拉電流Idl等于所述輸出電路43提供的偏置電壓，所述恒壓控制環(huán)路41完全接管充電控制。
[0076]進一步，由所述第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3以及第三NMOS管麗3構成的內(nèi)部負反饋能夠降低所述節(jié)點A的阻抗，達到將節(jié)點A對應的極點推遠的目的。由于所述節(jié)點A對應的極點被推遠，當所述節(jié)點A的電壓有A V變化時，經(jīng)過所述第三NMOS管MN3 和所述第一 NMOS管麗I的二極管連接方式的傳遞，節(jié)點B的電壓也會有近似AV的變化， 所述節(jié)點B為所述第三PMOS管MP3的漏極和所述第一 NMOS管麗I的漏極相連的連接點。
[0077]再經(jīng)過所述第二 NMOS管MN2的共源放大，給所述節(jié)點A反饋一個大小為g2X A V/ (l+g2XR)的小信號電流，因而所述節(jié)點A的小信號阻抗為(l/g2+R)，遠小于加入反饋前的阻抗，其中，g2為所述第二 NMOS管麗2的跨導值，R為所述第一電阻Rl的電阻值。
[0078]在充電控制系統(tǒng)中，為了防止環(huán)路振蕩，通常都需要進行電阻-電容零點補償?，F(xiàn)有技術中，由于用作補償?shù)碾娮韬碗娙莸娜≈递^大，需要在芯片外部進行補償。而本發(fā)明實施例提供的所述恒壓控制環(huán)路41引入了內(nèi)部負反饋，將所述節(jié)點A對應的極點推遠，減小了所述節(jié)點A的小信號阻抗，用作補償?shù)碾娮韬碗娙莸娜≈悼梢匀〉幂^小，因此，可以在芯片內(nèi)部進行補償，提高了電路集成度。
[0079]所述恒流控制環(huán)路42包括差分放大電路、第一電流鏡以及第二電流鏡，其中，所述差分放大電路適于對所述第二采樣電壓Vcs和所述第二基準電壓Vkef2進行誤差放大處理以產(chǎn)生誤差放大電壓；所述第一電流鏡適于將所述誤差放大電壓轉換為誤差放大電流；所述第二電流鏡適于對所述誤差放大電流進行鏡像以輸出所述第二下拉電流Id2，所述第二電流鏡的鏡像電流輸出端為所述恒流控制環(huán)路輸出所述第二下拉電流Id2的輸出端。
[0080]在本實施例中，所述差分放大電路為折疊共源共柵的差分放大電路，包括第五 PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第九PMOS管MP9、第十 PMOS管MP10、第四匪OS管MN4、第五匪OS管麗5、第六匪OS管麗6以及第七匪OS管麗7 ； 所述第一電流鏡包括第十一 PMOS管MPll和所述第十PMOS管MPlO ;所述第二電流鏡包括第八NMOS管MN8、第九NMOS管MN9、第十NMOS管MNlO以及第十一 NMOS管MNlI。
[0081]具體地，所述第五PMOS管MP5的柵極連接所述第六PMOS管MP6的柵極并適于輸入所述偏置電壓Vb，所述第五PMOS管MP5的源極適于輸入所述電源電壓Vdd，所述第五PMOS 管MP5的漏極連接所述第六PMOS管MP6的源極，所述第五PMOS管MP5的襯底連接所述第六PMOS管MP6的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0082]所述第六PMOS管MP6的漏極連接所述第七PMOS管MP7的源極、所述第七PMOS管 MP7的襯底、第八PMOS管MP8的源極以及所述第八PMOS管MP8的襯底。
[0083]所述第七PMOS管MP7的柵極適于輸入所述第二基準電壓VKEF2，所述第七PMOS管 MP7的漏極連接所述第四NMOS管MN4的源極以及所述第五NMOS管MN5的漏極。
[0084]所述第八PMOS管MP8的柵極適于輸入所述第二采樣電壓Ves，所述第八PMOS管MP8 的漏極連接所述第六NMOS管MN6的源極以及所述第七NMOS管MN7的漏極。
[0085]所述第九PMOS管MP9的柵極連接所述第九PMOS管MP9的漏極以及所述第四NMOS 管MN4的漏極，所述第九PMOS管MP9的源極連接所述第九PMOS管MP9的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0086]所述第四NMOS管MN4的柵極連接所述第五NMOS管MN5的柵極、第六NMOS管MN6 的柵極以及所述第七NMOS管MN7的柵極并適于輸入第一柵極電壓，所述第四NMOS管MN4 的襯底連接所述第五NMOS管MN5的襯底以及所述第五NMOS管MN5的源極并接地。
[0087]所述第一柵極電壓是為了確保所述恒流控制環(huán)路42能夠正常工作而在NMOS管的柵極施加的偏置電壓，具體電壓值可以根據(jù)NMOS管的制造工藝等條件預置。在本實施例中，所述第一柵極電壓也由所述偏置電路44提供。
[0088]所述第十PMOS管MPlO的柵極連接所述第十PMOS管MPlO的漏極、所述第十一PMOS 管MPll的柵極以及所述第六NMOS管MN6的漏極，所述第十PMOS管MPlO的源極連接所述第十PMOS管MPlO的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0089]所述第六匪OS管MN6的襯底連接所述第七NMOS管麗7的襯底以及所述第七NMOS 管麗7的源極并接地。
[0090]所述第十一 PMOS管MPll的源極連接所述第十一 PMOS管MPll的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd，所述第十一 PMOS管MPll的漏極連接所述第八NMOS管MN8的漏極、所述第八NMOS管MN8的柵極、所述第九NMOS管MN9的柵極、所述第十NMOS管MNlO的柵極以及所述第十一 NMOS管MNll的柵極。
[0091 ] 所述第八NMOS管MN8的源極連接所述第九NMOS管MN9的漏極，所述第八NMOS管 MN8的襯底連接所述第九NMOS管MN9的襯底以及所述第九NMOS管MN9的源極并接地。
[0092]所述第十NMOS管MNlO的漏極為所述恒流控制環(huán)路42輸出所述第二下拉電流Id2 的輸出端，所述第十NMOS管麗10的源極連接所述第十一 NMOS管麗11的漏極，所述第十 NMOS管MNlO的襯底連接所述第十一 NMOS管MNll的襯底以及所述第十一 NMOS管MNll的源極并接地。
[0093]本發(fā)明實施例提供的所述恒流控制環(huán)路42中，所述第五PMOS管MP5、第六PMOS管 MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第九PMOS管MP9、第十PMOS管MP10、第四NMOS管 MN4、第五NMOS管MN5、第六NMOS管MN6以及第七NMOS管MN7構成的差分放大電路，對所述第二采樣電壓Vcs和所述第二基準電壓Vkef2進行誤差放大處理，在所述第六NMOS管MN6的漏極產(chǎn)生誤差放大電壓；
[0094]所述第十PMOS管MPlO和所述第十一 PMOS管MPll構成的第一電流鏡將所述誤差放大電壓轉換為誤差放大電流， 所述誤差放大電流即為所述第一電流鏡的鏡像電流輸出端 (即所述第十一 PMOS管MPll的漏極)輸出的電流；[0095]由所述第八NMOS管MN8、第九NMOS管MN9、第九NMOS管MN9以及第十NMOS管MNl0 構成的第二電流鏡對所述誤差放大電流進行鏡像，所述第二電流鏡輸出的鏡像電流即為所 述第二下拉電流Id2，即所述第二電流鏡的鏡像電流輸出端(即所述第十NMOS管MNlO的漏 極)為所述恒流控制環(huán)路42輸出所述第二下拉電流Id2的輸出端。
[0096]所述第二下拉電流Id2由所述第十NMOS管麗10的漏極流向所述第十WOS管麗10 的源極。由于所述第二下拉電流Id2是由所述恒流控制環(huán)路42輸出，因此，可以認為所述 恒流控制環(huán)路42輸出的為負電流。
[0097]需要說明的是，所述差分放大電路、第一電流鏡以及第二電流鏡并不限于本實施 例的提供的電路，在其他實施例中，也可以采用其他電路形式的差分放大電路和電流鏡，本 發(fā)明對此不作限定。
[0098]所述輸出電路43包括第十二 PMOS管MP12和第十三PMOS管MP13。
[0099]所述第十二 PMOS管MP12的柵極連接所述第十三PMOS管MP13的柵極并適于輸入 所述偏置電壓Vb，所述第十二 PMOS管MP12的源極適于輸入所述電源電壓Vdd，所述第十二 PMOS管MP12的漏極連接所述第十三PMOS管MP13的源極，所述第十二 PMOS管MP12的襯底 連接所述第十三PMOS管MP13的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0100]所述第十三PMOS管MP13的漏極為所述輸出電路43輸出所述控制電壓的輸出端 out，適于與所述恒壓控制環(huán)路41輸出所述第一下拉電流Idl的輸出端和所述恒流控制環(huán) 路42輸出所述第二下拉電流Id2的輸出端相連接，即在本實施例中，所述第十三PMOS管 MP13的漏極連接所述第三NMOS管麗3的漏極和所述第十NMOS管麗10的漏極。
[0101]所述輸出電路43由所述第十二 PMOS管MP12和所述第十三PMOS管MPl3產(chǎn)生偏置 電流。根據(jù)基爾霍夫電流定律，所述輸出端out輸出的電流等于所述偏置電流加上輸入所 述輸出電路43的輸入電流，在本發(fā)明實施例中，所述輸入電流包括所述第一下拉電流Idl 和所述第二下拉電流Id2。由于所述第一下拉電流Idl和所述第二下拉電流Id2均為流出 所述輸出電路43的電流，因此，所述輸出端out輸出的電流等于所述偏置電流減去所述第 一下拉電流Idl和所述第二下拉電流Id2，所述控制電壓的電壓值隨所述第一下拉電流Idl 和所述第二下拉電流Id2之和的增大而減小。
[0102]所述偏置電路44包括第十二 NMOS管MN12、第十三NMOS管MN13、第十四NMOS管 MN14、第十五NMOS管MN15、第十四PMOS管MP14以及第十五PMOS管MP15。
[0103]所述第十二NMOS管麗12的漏極連接所述第十二NMOS管麗12的柵極、所述第十三 NMOS管麗13的柵極、所述第十四NMOS管麗14的柵極以及所述第十五NMOS管麗15的柵 極并適于輸入?yún)⒖茧娏鱅r，所述第十二 NMOS管MN12的源極連接所述第十三NMOS管MN13 的漏極，所述第十二 NMOS管MN12的襯底連接所述第十三NMOS管MN13的襯底以及所述第 十三NMOS管麗13的源極并接地。
[0104]所述參考電流Ir是為了所述偏置電路44能夠正常工作而輸入的電流，具體電流 值可以根據(jù)實際電路結構和器件參數(shù)等進行設置。
[0105]所述第十四NMOS管麗14的漏極連接所述第十五PMOS管MP15的漏極、所述第十五 PMOS管MP15的柵極以及所述第十四PMOS管MP14的柵極并適于輸出所述偏置電壓Vb，所述 第十四NMOS管麗14的源極連接所述第十五NMOS管麗15的漏極，所述第十四NMOS管麗14 的襯底連接所述第十五NMOS管MN15的襯底以及所述第十五NMOS管MN15的源極并接地。[0106]所述第十四PMOS管MP14的源極適于輸入所述電源電壓Vdd,所述第十四PMOS管 MP14的漏極連接所述第十五PMOS管MP15的源極，所述第十四PMOS管MP14的襯底連接所 述第十五PMOS管MP15的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0107]如前所述，輸入所述第四NMOS管MN4、第五NMOS管MN5、第六NMOS管MN6以及第 七NMOS管麗7的第一柵極電壓也由所述偏置電路44提供，因此，所述第十五NMOS管麗15 的柵極還連接所述第四NMOS管MN4的柵極、第五NMOS管MN5的柵極、第六NMOS管MN6的 柵極以及第七NMOS管MN7的柵極。
[0108]以下對本發(fā)明實施例的充電控制系統(tǒng)的工作原理進行說明。
[0109]在恒流充電模式時，即在電池電壓小于所述第一閾值電壓時，所述恒壓控制環(huán)路 41輸出高阻態(tài)，所述第一下拉電流Idl為零，所述輸出電路43輸出的控制電壓由所述恒流 控制環(huán)路42輸出的第二下拉電流Id2控制；
[0110]在由恒流充電模式向恒壓充電模式切換時，即在電池電壓大于等于所述第一閾值 電壓且小于等于所述第二閾值電壓(即所述恒定電壓)時，所述第一下拉電流Idl和所述第 二下拉電流Id2均不為零，所述輸出電路43輸出的控制電壓由所述第一下拉電流Idl和所 述第二下拉電流Id2控制；
[0111]在恒壓充電模式時，即在電池電壓大于所述第二閾值電壓(即所述恒定電壓)時， 所述恒流控制環(huán)路42輸出高阻態(tài)，所述第二下拉電流Id2為零，所述輸出電路43輸出的控 制電壓由所述恒壓控制環(huán)路41輸出的第一下拉電流Idl控制。
[0112]在充電芯片中，某些功能電路僅在恒壓充電模式時工作，進入恒壓充電模式時需 要提供恒壓信號至這些功能電路。因此，本發(fā)明實施例的充電控制系統(tǒng)還可以包括產(chǎn)生所 述恒壓信號的恒壓信號產(chǎn)生電路45。
[0113]繼續(xù)參考圖4，所述恒壓信號產(chǎn)生電路45包括第十六PMOS管MP16、第十七PMOS 管MP17、第十六NMOS管麗16以及第四電阻R4。
[0114]所述第十六PMOS管MP16的柵極連接所述第十七PMOS管MP17的柵極并適于輸入 所述偏置電壓Vb，所述第十六PMOS管MP16的源極適于輸入所述電源電壓Vdd，所述第十六 PMOS管MP16的漏極連接所述第十七PMOS管MP17的源極，所述第十六PMOS管MP16的襯底 連接所述第十七PMOS管MP17的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0115]所述第十七PMOS管MP17的漏極連接所述第十六NMOS管麗16的漏極并適于輸出 恒壓信號CV。
[0116]所述第十六NMOS管麗16的柵極連接所述第三NMOS管麗3的柵極，所述第十六 NMOS管MN16的源極連接所述第四電阻R4的一端，所述第十六NMOS管MN16的襯底連接所 述第四電阻R4的另一端并接地。
[0117]在恒流充電模式時，所述第十六NMOS管麗16截止,所述恒壓信號產(chǎn)生電路45輸 出高阻態(tài)；在恒壓充電模式時，所述第十六NMOS管MN16導通，所述恒壓信號產(chǎn)生電路45輸 出的恒壓信號CV為低電平信號。
[0118]通常，充電芯片在工作時，充電電流與適配器的驅動能力相匹配，即適配器提供的 輸入電流需要大于或等于充電電流。然而，由于用戶使用的適配器具有多種規(guī)格，適配器的 驅動能力可能不滿足充電芯片的要求。為此，本發(fā)明實施例的充電控制系統(tǒng)還可以包括功 率管理控制環(huán)路，所述功率管理控制環(huán)路能夠自適應減小充電電流以匹配驅動能力不足的適配器。
[0119]所述功率管理控制環(huán)路適于對第三采樣電壓和第三基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第三下拉電流，所述第三采樣電壓與適配器輸入所述充電芯片的電壓相關，所述輸 A電流還包括所述第三下拉電流。
[0120]具體地，所述第三采樣電壓為對適配器提供的電壓進行采樣獲得的電壓，在適配器的驅動能力足夠時，所述第三采樣電壓大于所述第三基準電壓，所述第三下拉電流為零， 所述功率管理控制環(huán)路輸出高阻態(tài)，從而不參與充電控制；在適配器的驅動能力不足時，適配器提供的電壓下降，所述第三采樣電壓小于所述第三基準電壓，所述第三下拉電流不為零，并且，由于充電電流還達不到所設定的恒定電流，所述恒流控制環(huán)路不起作用，因此，所述功率管理控制環(huán)路代替所述恒流控制環(huán)路42控制充電電流，以與適配器的驅動能力相匹配。
[0121]圖5是本發(fā)明實施例的功率管理控制環(huán)路的電路示意圖，參考圖5，所述功率管理控制環(huán)路包括第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容Cl、第十八PMOS管MP18、第十九PMOS管 MP19、第二十 MOS 管 MP20、第二^^一 PMOS 管 MP21、第二十二 PMOS 管 MP22、第二十三 PMOS 管 MP23、第二十四MOS管MP24、第二十五PMOS管MP25、第十七NMOS管MN17、第十八NMOS管 MN18、第十九 NMOS 管 MN19、第二十 NMOS 管 MN20、第二^^一 NMOS 管 MN21、第二十二 NMOS 管 MN22、第二十三 NMOS 管 MN23、第二十四 NMOS 管 MN24。
[0122]所述第五電阻R5的一端適于輸入適配器提供的電壓Vbus，所述第五電阻R5的另一端連接所述第六電阻R6的一端、所述第一電容Cl的一端以及所述第二十PMOS管MP20 的柵極。
[0123]所述第六電阻R6的另一端連接所述第一電容Cl的另一端并接地。
[0124]所述第十八PMOS管MP18的柵極連接所述第十九PMOS管MP19的柵極并適于輸入所述偏置電壓Vb，所述第十八PMOS管MP18的源極適于輸入所述電源電壓Vdd，所述第十八 PMOS管MP18的漏極連接所述第十九PMOS管MP19的源極，所述第十八PMOS管MP18的襯底連接所述第十九PMOS管MP19的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0125]所述第十九PMOS管MP19的漏極連接所述第二十PMOS管MP20的源極、所述第二十 PMOS管MP20的襯底、第二十一 PMOS管MP21的源極以及所述第二十`一 PMOS管MP21的襯。
[0126]所述第二十PMOS管MP20的漏極連接所述第十七NMOS管麗17的源極和所述第十八NMOS管MN18的漏極。
[0127]所述第二十一 PMOS管MP21的柵極適于輸入所述第三基準電壓VKEF3，所述第二十一 PMOS管MP21的漏極連接所述第十九NMOS管MN19的源極和所述第二十NMOS管MN20 的漏極。
[0128]所述第十七NMOS管麗17的柵極連接所述第十八NMOS管麗18的柵極、第十九NMOS 管MN19的柵極以及所述第二十NMOS管MN20的柵極并適于輸入第二柵極電壓，所述第十七 NMOS管麗17的漏極連接所述第二十二 PMOS管MP22的漏極、所述第二十二 PMOS管MP22的柵極以及所述第二十三PMOS管MP23的柵極，所述第十七NMOS管麗17的襯底連接所述第十八NMOS管麗18的襯底以及所述第十八NMOS管麗18的源極并接地。
[0129]在本發(fā)明實施例中，所述第二柵極電壓可以與所述第一柵極電壓相同，即所述第十七NMOS管麗17的柵極、所述第十八NMOS管麗18的柵極、第十九NMOS管麗19的柵極以及所述第二十NMOS管MN20的柵極均連接至所述第十五NMOS管MN15的柵極。
[0130]所述第十九NMOS管麗19的漏極連接所述第二十三PMOS管MP23的漏極、所述第二十四PMOS管MP24的漏極、所述第二十四PMOS管MP24的柵極以及所述第二十五PMOS管 MP25的柵極，所述第十九NMOS管MN19的襯底連接所述第二十NMOS管MN20的襯底以及所述第二十NMOS管麗20的源極并接地。
[0131 ] 所述第二十二 PMOS管MP22的源極連接所述第二十二 PMOS管MP22的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0132]所述第二十三PMOS管MP23的源極連接所述第二十三PMOS管MP23的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0133]所述第二十四PMOS管MP24的源極連接所述第二十四PMOS管MP24的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0134]所述第二十五PMOS管MP25的源極連接所述第二十五PMOS管MP25的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd，所述第二十五PMOS管MP25的漏極連接所述第二十一 NMOS管麗21的漏極、所述第二十一 NMOS管麗21的柵極、所述第二十二 NMOS管麗22的柵極、所述第二十三NMOS管麗23的柵極以及所述第二十四NMOS管麗24的柵極。
[0135]所述第二十一NMOS管麗21的源極連接所述第二十二NMOS管麗22的漏極，所述第二十一 NMOS管MN21的襯底連接所述第二十二 NMOS管MN22的襯底以及所述第二十二 NMOS 管麗22的源極并接地。
[0136]所述 第二十三NMOS管MN23的漏極為所述功率管理控制環(huán)路輸出所述第三下拉電流Id3的輸出端，適于與所述輸出電路43輸出所述控制電壓的輸出端out連接，即所述第二十三NMOS管麗23的漏極連接所述第十三PMOS管MP13的漏極，所述第二十三NMOS管 MN23的源極連接所述第二十四NMOS管麗24的漏極，所述第二十三NMOS管麗23的襯底連接所述第二十四NMOS管MN24的襯底以及所述第二十四NMOS管MN24的源極并接地。
[0137]本發(fā)明實施例提供的功率管理控制環(huán)路中，所述第五電阻R5、第六電阻R6以及第一電容Cl構成采樣電路，所述第五電阻R5和所述第六電阻R6相連的連接端的電壓即為所述第三采樣電壓。
[0138]所述第十八PMOS管MP18、第十九PMOS管MP19、第二十PMOS管MP20、第二^^一 PMOS管MP21、第二十二 PMOS管MP22、第二十三PMOS管MP23、第十七NMOS管MNl7、第十八 NMOS管MN18、第十九NMOS管MN19以及第二十NMOS管MN20構成折疊共源共柵結構的差分放大電路，對所述第三采樣電壓和所述第三基準電壓Vkef3進行誤差放大處理。
[0139]經(jīng)所述第二十四PMOS管MP24和所述第二十五PMOS管MP25構成的電流鏡將誤差放大后的電壓轉換為電流源，再由所述第二十一 NMOS管麗21、第二十二 NMOS管麗22、第二十三NMOS管麗23以及第二十四NMOS管麗24構成的電流鏡將所述電流源轉換為電流沉， 由所述第二十三NMOS管MN23的漏極輸出所述第三下拉電流Id3。所述第三下拉電流Id3 由所述第二十三NMOS管麗23的漏極流向所述第二十三NMOS管麗23的源極。由于所述第三下拉電流Id3是由所述功率管理控制環(huán)路輸出，因此，可以認為所述功率管理控制環(huán)路輸出的為負電流。
[0140]對于使用開關充電方式的充電芯片，當使用USB接口作為適配器對充電電池充電時，必須嚴格滿足USB接口標準。而對于USB1.0接口協(xié)議，USB接口輸出的電流限制在 IOOmA ;對于USB2.0接口協(xié)議，USB接口輸出的電流限制在500mA ;對于USB3.0接口協(xié)議， USB接口的電流限制在900mA。為了兼容不同的USB接口協(xié)議，本發(fā)明實施例的充電控制系統(tǒng)還可以包括輸入限流控制環(huán)路，所述輸入限流控制環(huán)路能夠通過調(diào)節(jié)充電電流以獲得穩(wěn)定的輸入電流。
[0141]所述輸入限流控制環(huán)路適于對第四采樣電壓和第四基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第四下拉電流，所述第四采樣電壓與適配器輸入所述充電芯片的電流相關，所述輸 A電流還包括所述第四下拉電流。
[0142]具體地，所述第四采樣電壓為對適配器輸入充電芯片的電流進行采樣獲得的電壓，在本實施例中，通過USB接口對充電電池充電，所述第四采樣電壓即為USB接口輸入充電芯片的電流進行采樣獲得的電壓。在USB接口輸入充電芯片的電流未超過充電芯片設置的限制電流時，所述第四采樣電壓大于所述第四基準電壓，所述第四下拉電流為零，所述輸入限流控制環(huán)路輸出高阻態(tài)，從而不參與充電控制；在USB接口輸入充電芯片的電流超過充電芯片設置的限制電流時，所述第四采樣電壓大于所述第四基準電壓，所述第四下拉電流不為零，所述充電控制系統(tǒng)輸出的控制電壓根據(jù)所述第四下拉電流確定，由所述輸入限流控制環(huán)路控制充電電流，使所述充電電流減小，從而得到穩(wěn)定的輸入電流，兼容不同的 USB接口協(xié)議。
[0143]圖6是本發(fā)明實施例的輸入限流控制環(huán)路的電路示意圖，參考圖6，所述輸入限流控制環(huán)路包括第二十六PMOS管MP26、第二十七PMOS管MP27、第二十八PMOS管MP28、第二十九PMOS MP29管、第三十PMOS管MP30、第三^^一 PMOS管MP31、第二十五NMOS管MN25、 第二十六匪OS管麗26、第二十七NMOS管麗27、第二十八NMOS管麗28以及第二十九NMOS 管 MN29。
[0144]所述第二十六PMOS管MP26的柵極連接所述第二十七PMOS管MP27的柵極并適于輸入所述偏置電壓Vb，所述第二十六PMOS管MP26的源極適于輸入所述電源電壓Vdd，所述第二十六PMOS管MP26的漏極連接所述第二十 七PMOS管MP27的源極，所述第二十六PMOS 管MP26的襯底連接所述第二十七PMOS管MP27的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0145]所述第二十七PMOS管MP27的漏極連接所述第二十八PMOS管MP28的源極、所述第二十八PMOS管MP28的襯底、所述第二十九PMOS管MP29的源極以及所述第二十九PMOS 管MP29的襯底。
[0146]所述第二十八PMOS管MP28的柵極適于輸入所述第四基準電壓VKEF4，所述第二十八PMOS管MP28的漏極連接所述第二十五NMOS管MN25的漏極、所述第二十五NMOS管麗25的柵極以及所述第二十六NMOS管麗26的柵極。
[0147]所述第二十九PMOS管MP29的柵極適于輸入所述第四采樣電壓Vci，所述第二十九 PMOS管MP29的漏極連接所述第二十七NMOS管麗27的漏極、所述第二十七NMOS管麗27的柵極以及所述第二十八NMOS管MN28的柵極。
[0148]所述第二十五NMOS管麗25的源極連接所述第二十五NMOS管麗25的襯底并接地。
[0149]所述第二十六NMOS管MN26的漏極連接所述第三十PMOS管MP30的漏極、所述第三十PMOS管MP30的柵極以及所述第三十一 PMOS管MP31的柵極，所述第二十六NMOS管 MN26的源極連接所述第二十六NMOS管MN26的襯底并接地。[0150]所述第三十PMOS管MP30的源極連接所述第三十PMOS管MP30的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0151]所述第二十七NMOS管麗27的源極連接所述第二十七NMOS管麗27的襯底并接地。
[0152]所述第二十八NMOS管麗28的漏極連接所述第三十一 PMOS管MP31的漏極以及所述第二十九NMOS管MN29的柵極，所述第二十八NMOS管MN28的源極連接所述第二十八 NMOS管麗28的襯底并接地。
[0153]所述第三十一 PMOS管MP31的源極連接所述第三十一 PMOS管MP31的襯底并適于輸入所述電源電壓Vdd。
[0154]所述第二十九NMOS管MN29的漏極為所述輸入限流控制環(huán)路輸出所述第四下拉電流Id4的輸出端，適于與所述輸出電路43輸出所述控制電壓的輸出端out連接，即所述第二十九NMOS管麗29的漏極連接所述第十三PMOS管MP13的漏極，所述第二十九NMOS管 MN29的源極連接所述第二十九NMOS管MN29的襯底并接地。
[0155]本發(fā)明實施例提供的輸入限流控制環(huán)路中，所述第二十六PMOS管MP26、第二十七 PMOS管MP27、第二十八PMOS管MP28、第二十九PMOS管MP29、第三十PMOS管MP30、第三十一 PMOS管MP31、第二十五NMOS管MN25、第二十六NMOS管MN26、第二十七NMOS管MN27以及第二十八NMOS管麗28構成差分放大電路，對所述第四采樣電壓Vci和所述第四基準電壓 Veef4進行誤差放大處理。
[0156]所述第二十九NMOS管麗29具有源極跟隨的作用，將所述第二十九NMOS管麗29 的柵極電壓轉換為所述第四下拉電流Id4，所述第四下拉電流Id4由所述第二十九NMOS管麗29的漏極流向所述第二十九NMOS管麗29的源極。由于所述第四下拉電流Id4是由所述輸入限流控制環(huán)路輸出，因此，可以認為所述輸出輸入限流控制環(huán)路的為負電流。
[0157]需要說明的是，本發(fā)明實施例提供的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，可以應用于線性充電方式的充電芯片中，也可以應用于開關充電方式的充電芯片中。當應用于線性充電方式的充電芯片中時，所述充電控制系統(tǒng)不包括所述輸入限流控制環(huán)路；當應用于開關充電方式的充電芯片中時，所述充電控制系統(tǒng)可以包括所述輸入限流控制環(huán)路。
[0158]綜上所述，本發(fā)明技術方案提供的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，能夠使恒流充電模式自動平滑切換至恒壓充電模式，提高了充電電流和電池電壓的`穩(wěn)定性。
[0159]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以權利要求所限定的范圍為準。
【權利要求】
1.一種充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，所述充電芯片適于對充電電池充電，其特征在于， 包括恒壓控制環(huán)路、恒流控制環(huán)路、輸出電路以及偏置電路；所述恒壓控制環(huán)路適于對第一采樣電壓和第一基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第一下拉電流，所述第一采樣電壓與電池電壓相關，所述第一下拉電流在所述電池電壓小于第一閾值電壓時為零；所述恒流控制環(huán)路適于對第二采樣電壓和第二基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第二下拉電流，所述第二采樣電壓與充電電流相關，所述第二下拉電流在所述電池電壓大于第二閾值電壓時為零，所述第二閾值電壓大于所述第一閾值電壓；所述輸出電路適于根據(jù)輸入電流輸出控制電壓，所述控制電壓的電壓值隨所述輸入電流的增大而減小，所述輸入電流包括所述第一下拉電流和所述第二下拉電流；所述偏置電路適于向所述恒壓控制環(huán)路、所述恒流控制環(huán)路以及所述輸出電路提供偏置電壓。
2.如權利要求1所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述恒壓控制環(huán)路的開環(huán)增益大于所述恒流控制環(huán)路的開環(huán)增益。
3.如權利要求1所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一采樣電壓為對所述電池電壓進行采樣獲得的電壓，所述第二采樣電壓為對所述充電電流進行采樣獲得的電壓。
4.如權利要求1所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述恒壓控制環(huán)路包括第一 PMOS管、第二 PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第一 NMOS管、第二 NMOS管、第三NMOS管、第一電阻、第二電阻以及第三電阻； 所述第一 PMOS管的柵極連接所述第二 PMOS管的柵極并適于輸入所述偏置電壓，所述第一 PMOS管的源極適于輸入電源電壓，所述第一 PMOS管的漏極連接所述第二 PMOS管的源極，所述第一 PMOS管的襯底連接所述第二 PMOS管的襯底并適于輸入所述電源電壓；所述第二 PMOS管的漏極連接所述第三PMOS管的源極、所述第三PMOS管的襯底、第四 PMOS管的源極以及所述第四PMOS管的襯底；所述第三PMOS管的柵極適于輸入所述第一采樣電壓，所述第三PMOS管的漏極連接所述第一 NMOS管的漏極、所述第一 NMOS管的柵極以及所述第二 NMOS管的柵極；所述第四PMOS管的柵極適于輸入所述第一基準電壓，所述第四PMOS管的漏極連接所述第二 NMOS管的漏極以及所述第三NMOS管的柵極；所述第一 NMOS管的源極連接所述第一電阻的一端、所述第三NMOS管的源極以及所述第三電阻的一端，所述第一 NMOS管的襯底連接所述第一電阻的另一端并接地；所述第二 NMOS管的源極連接所述第二電阻的一端，所述第二 NMOS管的襯底連接所述第二電阻的另一端并接地；所述第三NMOS管的漏極為所述恒壓控制環(huán)路輸出所述第一下拉電流的輸出端，所述第三NMOS管的襯底連接所述第三電阻的另一端并接地。
5.如權利要求4所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電阻、所述第二電阻以及所述第三電阻的電阻值相等。
6.如權利要求4所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括恒壓信號產(chǎn)生電路，所述恒壓信號產(chǎn)生電路包括第十六PMOS管、第十七PMOS管、第十六NMOS管以及第四電阻；所述第十六PMOS管的柵極連接所述第十七PMOS管的柵極并適于輸入所述偏置電壓， 所述第十六PMOS管的源極適于輸入所述電源電壓，所述第十六PMOS管的漏極連接所述第十七PMOS管的源極，所述第十六PMOS管的襯底連接所述第十七PMOS管的襯底并適于輸入所述電源電壓；所述第十七PMOS管的漏極連接所述第十六NMOS管的漏極并適于輸出恒壓信號；所述第十六NMOS管的柵極連接所述第三NMOS管的柵極，所述第十六NMOS管的源極連接所述第四電阻的一端，所述第十六NMOS管的襯底連接所述第四電阻的另一端并接地。
7.如權利要求1所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述恒流控制環(huán)路包括差分放大電路、第一電流鏡以及第二電流鏡；所述差分放大電路適于對所述第二采樣電壓和所述第二基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生誤差放大電壓；所述第一電流鏡適于將所述誤差放大電壓轉換為誤差放大電流；所述第二電流鏡適于對所述誤差放大電流進行鏡像以輸出所述第二下拉電流，所述第二電流鏡的鏡像電流輸出端為所述恒流控制環(huán)路輸出所述第二下拉電流的輸出端。
8.如權利要求1所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出電路包括第十二 PMOS管和第十三PMOS管；所述第十二 PMOS管的柵極連接所述第十三PMOS管的柵極并適于輸入所述偏置電壓， 所述第十二 PMOS管的源極適于輸入電源電壓，所述第十二 PMOS管的漏極連接所述第十三 PMOS管的源極，所述第十二 PMOS管的襯底連接所述第十三PMOS管的襯底并適于輸入所述電源電壓；所述第十三PMOS管的漏極為所述輸出電路輸出所述控制電壓的輸出端，適于與所述恒壓控制環(huán)路輸出所述第一下拉電流的輸出端和所述恒流控制環(huán)路輸出所述第`二下拉電流的輸出端相連接。
9.如權利要求1所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述偏置電路包括第十二 NMOS管、第十三NMOS管、第十四NMOS管、第十五NMOS管、第十四PMOS管以及第十五 PMOS 管；所述第十二 NMOS管的漏極連接所述第十二 NMOS管的柵極、所述第十三NMOS管的柵極、所述第十四NMOS管的柵極以及所述第十五NMOS管的柵極并適于輸入?yún)⒖茧娏鳎龅谑?NMOS管的源極連接所述第十三NMOS管的漏極，所述第十二 NMOS管的襯底連接所述第十三NMOS管的襯底以及所述第十三NMOS管的源極并接地；所述第十四NMOS管的漏極連接所述第十五PMOS管的漏極、所述第十五PMOS管的柵極以及所述第十四PMOS管的柵極并適于輸出所述偏置電壓，所述第十四NMOS管的源極連接所述第十五NMOS管的漏極，所述第十四NMOS管的襯底連接所述第十五NMOS管的襯底以及所述第十五NMOS管的源極并接地；所述第十四PMOS管的源極適于輸入電源電壓，所述第十四PMOS管的漏極連接所述第十五PMOS管的源極，所述第十四PMOS管的襯底連接所述第十五PMOS管的襯底并適于輸入所述電源電壓。
10.如權利要求1所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括功率管理控制環(huán)路，所述功率管理控制環(huán)路適于對第三采樣電壓和第三基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第三下拉電流，所述第三采樣電壓與適配器輸入所述充電芯片的電壓相關，所述輸入電流還包括所述第三下拉電流；所述偏置電路還適于向所述功率管理控制環(huán)路提供偏置電壓。
11.如權利要求10所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第三采樣電壓為對適配器輸入所述充電芯片的電壓進行采樣獲得的電壓。
12.如權利要求1或10所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括輸入限流控制環(huán)路，所述輸入限流控制環(huán)路適于對第四采樣電壓和第四基準電壓進行誤差放大處理以產(chǎn)生第四下拉電流，所述第四采樣電壓與適配器輸入所述充電芯片的電流相關，所述輸入電流還包括所述第四下拉電流；所述偏置電路還適于向所述輸入限流控制環(huán)路提供偏置電壓。
13.如權利要求 12所述的充電芯片中的充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述第四采樣電壓為對適配器輸入所述充電芯片的電流進行采樣獲得的電壓。
【文檔編號】H02J7/00GK103607014SQ201310618043
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權日:2013年11月27日
【發(fā)明者】陳康, 李俊杰, 楊敏, 余維學, 郭輝, 劉曉宇 申請人:上海艾為電子技術有限公司