充电低压保护电路的制作方法

专利名称：充电低压保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子4支术，更具体地，涉及一种充电j氐压保护 电路。
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背景技术：
随着电子技术的发展，许多电子装置达到了便携程度，如无线 手持机、数码相机、MP3等，都已为广大用户使用。便携除了重量、 体积要求小之外， 一个首要条件是以电池供电。要维持电子装置的 持续工作， 一定要在电池电量肆毛尽时对电池充电。充电器可将交流 10 电源4争4奐为直流的充电电源，而直流充电电源就可经手才几、相才几等 电子装置而传豸命至电子装置内部的电池，对电池进4亍充电。
但是，在对电子装置的电池充电的过程中，由于市电不稳定、 充电器件损坏失效和其它原因而使充电器输出充电电压过低，过低 的充电电压极易对电子装置的内部电路造成损毁。举例来说，过低 15的充电电压会〗吏无线手持4几的电源管理芯片造成损毁，导致无线手 持机不能使用。
在现有才支术中，在电子装置和手持4几内，以一个^L定限值的4氐 压保护电路保护电子装置和手持机。
然而，上述现有技术存在缺点，主要缺点是规定限值的低压 20保护电路在充电电压达到限值临界点时，会造成保护动作频繁，产 生月永冲电压，损坏电子装置内部电if各。因此，需要一种充电低压保护电路，用于避免在充电电压达到 限值临界点时造成保护动作频繁，更安全地保护电子装置的内部结构。

实用新型内容
5 鉴于此，本实用新型提供了一种阈值变化的充电低压保护电路， 以便在硬件层实现一种快速反应、敏感度高的充电保护机制，在充 电期间完善维护各种电子装置(特别是无线手持机)的安全。
根据本实用新型的充电低压保护电路，包括分压器，其输入 端连接至电源电压，用于接收输入电压，其输出端连接至电压比较 10器的第一输入端，用于按照分压比向电压比较器提供电压；阈值可 变器，其输出端连接至电压比较器的第二输入端，用于向电压比较 器提供阔值电压；电压比较器，其输出端连接至反相器的输入端，
较，电压比较器用以在分压器输入的电压小于从阈值可变器输入的 15 阈值电压时，输出第一信号；反相器，其与电子开关的控制端相连， 其输出端连接至阈值可变器的第 一输入端，用于对从电压比较器的 输出端输出的第 一信号进行反相以输出第二信号，从而使电子开关 断开；以及电子开关，其输入端连4妄至电源电压，其输出端连4妄至 待充电装置，用于根据第二信号来切断与待充电装置的连接。
20 在该充电低压保护电路中，还可以包括电流源，其输入端连
接至电源电压，以及输出端连接至阈值可变器的第二输入端，用于 保证阈值可变器在电压波动时输出的阈值电压稳定；以及基准电压 源，其输出端连接至阈值可变器的第三输入端，用于向阈值可变器 提供恒定的基准电压。在该充电低压保护电路中，阈值可变器提供的阈值电压为低压 限值电压或恢复工作限值电压，该恢复工作限值电压即为基准电压。
在该充电低压保护电路中，电压比较器的第一输入端为负端， 电压比较器的第二输入端为正端。
5 其中，在该充电低压保护电路中，电压比较器用以在分压器输
入的电压大于从阈值可变器输入的阈值电压时，输出第二信号。第 一信号为高电平，第二信号为低电平。
此夕卜，在该充电低压保护电3各中，分压器包含两个或两个以上 串耳关连4妄的电阻。
10 此夕卜，在该充电低压保护电路中，阈值可变器包括第一PMOS
管，其源极连接至电流源的输出端，栅极连接至基准电压源，以及 漏才及连4妄至第一 NMOS管的漏才及；第一NMOS管，其漏才及连4妄至 第一 PMOS管的漏极，源极接地，以及第一 NMOS管的栅极与漏 极相连；第二NMOS管，其栅极连接至第一 NMOS管的栅极，以
15 及源招j妄i也；第三NMOS管，其源极连接至第二NMOS管的漏极， 栅极连接至反相器的输出端；第一电阻，与第二电阻串联，并且其 另一端连4妄至基准电压源；以及第二电阻，与第一电阻串联，以及 其另一端接至第三NMOS管的漏极，其中，第一电阻和第二电阻相 连的 一端连接至电压比较器的第二输入端。
20 此外，在该充电低压保护电路中，反相器包括第二PMOS管，
其源4及连4妻至电源电压；以及第四NMOS管，其漏才及连接至第二 PMOS管的漏极和第三NMOS管的栅极，4册极连接至第二 PMOS 管的棚4及，以及源极接地。
另夕卜，在该充电低压保护电路中，电子开关包括第五NMOS管， 25其漏才及连接至电源电压，棚-极连接至第四NMOS管的漏极，以及源极连接至待充电装置。可选地，电子开关包括第三PMOS管，其源 极连接至电源电压，栅极连接至第四NMOS管的4册极，以及漏极连 接至待充电装置。
此夕卜，手持终端可以包括根据本实用新型的充电低压保护电路。
5 通过本实用新型的上述方面，可在电路上充分调整各种器件的
参数(例如，分压电if各分压比、基准电压值、电阻值、电流源电流 值等)，并可普遍适用于各种需要充电的电子装置，从而在各种电子 装置中实现完善的低压保护。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且， 10部分地乂人i兌明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。 本实用新型的目的和其他W尤点可通过在所写的i兌明书、4又利要求书、 以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。


附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的 15—部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构 成对本实用新型的限制。在附图中
图1是示出了根据本实用新型的充电低压保护电路的框图2是示出了根据本实用新型的一个实施例的充电低压保护电 路的电子电路20 图3是示出了根据本实用新型的另一实施例的充电低压保护电
^各的电子电路图；以及图。 '、、，.、具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，
5此处所描述的优选实施例-f又用于"i兌明和解释本实用新型，并不用于 限定本实用新型。
图1示出了根据本实用新型的充电低压保护电路的框图。如图 1所示，充电低压保护电路包括分压器20，其输入端连接至电源 电压，用于接收输入电压，其输出端连接至电压比较器30的第一输
10 入端，用于按照分压比向电压比较器30提供电压；阈值可变器50, 其输出端连接至电压比较器30的第二输入端，用于向电压比较器 30提供阈值电压；电压比较器30，其输出端连接至反相器60的输 入端，用于对乂人分压器20输入的电压和从阈值可变器50输入的阈 值电压进行比较，电压比较器30用以在分压器20输入的电压小于
15从阈值可变器50输入的阈值电压时，输出第一信号；反相器60， 其与电子开关70的控制端相连，其输出端连接至阈值可变器50的 第一输入端，用于对从电压比较器30的输出端输出的第一信号进行 反相以输出第二信号，/人而4吏电子开关70断开；以及电子开关70, 其输入端连接至电源电压，其输出端连接至待充电装置，用于根据
20第二信号来切断与待充电装置的连接。经几个电路的协调动作，就 可实现本实用新型的充电^f氐压〗呆护功能。
在该充电低压保护电路中，还包括电流源40,其输入端连接 至电源电压，以及输出端连接至阈值可变器50的第二输入端，用于 保证阈值可变器50在电压波动时输出的阈值电压稳定；以及基准电 25压源80，其^T出端连^妄至阈^直可变器50的第三4叙入端，用于向阈 值可变器50提供恒定的基准电压。在该充电^f氐压保护电路中，电压比4交器30的第一l叙入端为负 端，电压比较器30的第二输入端为正端。阈值可变器50提供的阈 值电压为低压限值电压或恢复工作限值电压，该恢复工作限值电压 即为基准电压。
5 其中，在该充电低压保护电路中，电压比较器30用以在分压器
20输入的电压大于从阈值可变器50输入的阈值电压时，输出第二 信号。第一信号为高电平，第二信号为低电平。
在图1中，分压器20包含两个或两个以上串联连"t妄的电阻。阈 j直可变器包4舌第一PMOS管，其源才及连4妄至电流源的1命出端，栅
10 极连接至基准电压源，以及漏极连接至第一NMOS管的漏极；第一 NMOS管，其漏极连接至第一PMOS管的漏极，源才及接地，以及第 一 NMOS管的4册极与漏极相连；第二NMOS管，其栅-极连接至第 一NMOS管的棚-极，以及源极接地；第三NMOS管，其源极连接 至第二NMOS管的漏极，4册极连接至反相器的输出端；第一电阻，
15 与第二电阻串联，并且其另一端连4妄至基准电压源；以及第二电阻， 与第一电阻串联，以及其另一端接至第三NMOS管的漏极，其中， 第一电阻和第二电阻相连的一端连接至电压比较器的第二输入端。
在图1中，反相器60包括第二PMOS管，其源极连接至电 源电压；以及第四NMOS管，其漏极连接至第二 PMOS管的漏极 20和第三NMOS管的栅极，栅极连接至第二 PMOS管的4册极，以及 源极接地。电子开关70包括第五NMOS管，其漏极连接至电源电 压，栅极连接至第四NMOS管的漏极，以及源极连接至待充电装置。
在图1中，当充电时，当电源电压VDD (充电电压)的电压大 小减少而趋近或低于额定的充电电压时，分压器20会将充电电压降 25低的情况反映到电压比较器30的负端，而电压比较器30会将负端 的此电压和正端上阈值可变器50提供的阈值(低压限值)进行比较，如果负端电压低于正端电压，电压比较器30会输出高电平给反相器 60,反相器60将电平转换为低电平后控制电子开关断开，切断充电 器电压馈入后级电路。这就实现了低压保护。
另一方面，反相器60输出低电平控制阈值比较器50改变阈值 5 (恢复工作限值)，此值高于低压限值。
当电源电压VDD的电压大小升高到额定充电电压范围内时，分 压器20会将充电电压增加的情况反映到电压比较器30的负端，而 电压比4交器30会将负端的此电压和正端上阈值可变器50 4是供的阈 值(恢复工作限值)进行比较，如果负端电压高于正端电压，电压 10 比较器30会输出低电平给反相器60，反相器60将电平转换为高电 平后控制电子开关导通，恢复充电器电压々贵入后级电i 各；这就实现 了在低压保护后电压升高达到稳定充电才能工作的功能。
同时，反相器60输出高电平控制阈值比较器50改变阈值(低
压限值)。
15 图2是示出了根据本实用新型的一个实施例的充电低压保护电
路的电子电3各图，即为本实用新型以实际的电路配置来实玉见图1中 充电低压保护电路的一个实例。如图2所示，分压器20中可包含两 个或多个串联电阻(图2中以两个电阻R1、 R2做为代表)，由于电 阻串4妄于输入端，每个电阻都有一定的分压，输入电压的变化同时
20 体J见在各电阻上。
在阈值可变器50中，包含了 M1 M4四个晶体管和R3、 R4两 个电阻，有电流源输入端和基准电压输入端，还有一个接在M4才册 极的控制端。当电压比较器30输出为低电平时，M4导通，M1 M3 分别导通，阈值电压Vref为R4、 M4、 M3上电压和(这个值小于 25 基准电压)。这时，Vref就是低压限值。当电压比较器30输出为高 电平时，M4截止，M1 M3分别截止，Vref就等于基准电压。此时的Vref值为恢复工作限值。电流源40主要是保证阈值可变器50在 电压波动时输出的阈值稳定。
反相器60是由P管和N管组成，电子开关70是由一个NMOS 管构成，当斥册极为高电平时，NMOS管饱和导通，当冲册极为低电平 5时，NMOS管截止，乂人而实现本实用新型中电子开关的功能。
以图2中的电路来实现充电低压保护机制的原理如下描述在 分压器20中的电阻R2上可建立一参考比较电压VI,当正常充电 时，电压比较器30的输出为低电平，此时阈值可变器50中的M4 导通，输出的阈值电压Vref等于低压限值(R4上的端电压，可设
10 为Vrefl )。 VI和Vref接入电压比较器30的两个输入端，当输入电 压VDD减小时，VI同时减小。如果VKVrefl时，电压比4交器30 输出高电平，经反相器60后变为低电平，该低电平加到电子开关 70中M7的栅4及，M7截止，切断充电电压々赍入后级的通3各。同时， 反相器60输出的低电平加在阈值可变器50中的M4的栅极，M4
15 截止，阈值Vref升高为基准电压(可设为Vref2)，此时VI更是远 小于Vref2。 4氐压^f呆护后，当llr入电压VDD升高，R2上的电压V1 同时升高。当Vl〉Vref2时，电压比较器30输出由高电平变为低电 平，经反相器60后变为高电平，高电平加到电子开关70中M7的 栅极，M7导通，接通充电电压馈入后级的通路。同时反相器60输
20 出的高电平加在阈值可变器50中的M4的4册才及，M4导通，阈值Vref 降低为低压限值(可设为Vrefl)。阈值在低压保护启动和关闭过程 中的变值，保证了由于输入电压处于低压限值临界点时不会出现频 繁动作。
由图2可知，本实用新型可以经由电路参lt的改变简单i也调整 25限压、低压保护机制启动的条件与反应的速度，使本实用新型的充 电4氐压保护电3各可广泛应用于各种需要充电的电子装置，举例来讲， 调整分压电路R1和R2的阻值，改变分压比，就可调整低压保护机制的反应速度与敏感程度；调整电阻R3和R4的值，就可调整低压 保护机制保护后恢复时的恢复限值；调整基准电压的值，就可调整 低压保护机制启动的条件和敏感程度。在此强调的是，图2仅为本 实用新型一实施例的示意图，本实用新型于图1中的充电4呆护电路 5 还可用其它种类的电i 各配置来实5见。
图3示出了根据本实用新型另一实施例的充电低压保护电路的 电子电路图。其中，电子开关70是由一个PMOS管构成，其源极 与VDD连4妄，栅极接入反相器60的输入端，漏才及为输出。当栅才及 为低电平时，VouT输出为高电平；当栅极输入为高电平时，PMOS 10 管M7截止，VouT输出为低电平。其余部分与以上对图2的描述类 似，在此不再赘述。
图。参考图4 (同时参考图2),图4是以图2电^各配置的实际实施 例来示意本实用新型充电^f呆护电^各的运作情形，4黄轴为，lr入充电电 15 压、纵轴为电子开关后级电路电流。当充电输入电压V低于某一限 值(如图中4V)时，低压保护启动，电流输出为0 (参考曲线51 ); 当输入电压V由低电压升高时，高于某一限值(如图中5V)时， 低压保护停止，电流输出500mA (参考曲线51 )。从而，实现了本 实用新型的低压保护。
20 由以上描述可知，在本实用新型的充电<氐压<呆护电3各中，能在
充电电压低于额定值时切断充电电压的々贵入；而当充电电压升高到 额定电压内，并且要远高于低压限值时，充电电压才能馈入后级电 路。这就实现了低压进行保护，而充电电压在低压限值附近波动时， 电路同样起到保护作用，避免因充电电压在限值附近波动时导致保
25 护电路频繁动作。这也使得本实用新型能容易地实现高敏感度、反 应迅速同时能可靠工作的低压保护机制。只要改变低压保护电路的 设计参数，就可改变其启动和恢复的时机和条件，进而调整低压保护机制的敏感度。诸如无线手持机、数码相机、MP3等手机终端可
以具有该充电{氐压4呆护电路，乂人而更好:Mk/f呆护其内部电路。
以上^f又为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用 新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和
5变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种充电低压保护电路，其特征在于，所述充电低压保护电路包括分压器，其输入端连接至电源电压，用于接收输入电压，其输出端，连接至电压比较器的第一输入端，用于按照分压比向所述电压比较器提供电压；阈值可变器，其输出端连接至所述电压比较器的第二输入端，用于向所述电压比较器提供阈值电压；所述电压比较器，其输出端连接至反相器的输入端，用于对从所述分压器输入的电压和从所述阈值可变器输入的阈值电压进行比较，所述电压比较器用以在所述分压器输入的所述电压小于从所述阈值可变器输入的所述阈值电压时，输出第一信号；反相器，其与电子开关的控制端连接，其输出端连接至所述阈值可变器的第一输入端，用于对所述第一信号进行反相以输出第二信号，从而使所述电子开关断开；以及所述电子开关，其输入端连接至所述电源电压，其输出端连接至待充电装置，用于根据所述第二信号来切断与所述待充电装置的连接。
2. 根据权利要求1所述的充电低压保护电路，其特征在于，还包 括电流源，其输入端连接至所述电源电压，以及输出端连接 至所述阈值可变器的第二输入端，用于保证所述阈值可变器在 电压波动时输出的阈值电压稳定；以及基准电压源，其输出端连接至所述阈值可变器的第三输入 端，用于向所述阈值可变器提供恒定的基准电压。
3. 根据权利要求2所述的充电低压保护电路，其特征在于，所述限值电压，所述恢复工作限值电压为所述基准电压。
4. 根据权利要求1所述的充电低压保护电路，其特征在于，所述 电压比较器的第 一输入端为负端，所述电压比较器的第二输入 端为正端。
5. 根据权利要求1所述的充电低压保护电路，其特征在于，所述 电压比4交器用以在所述分压器输入的所述电压大于/人所述阈 值可变器输入的所述阈值电压时，输出所述第二信号。
6. 根据权利要求5所述的充电低压保护电路，其特征在于，所述 第一信号为高电平，所述第二信号为低电平。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的充电低压保护电路，其特 ^正在于，所述分压器包含两个或两个以上串联连4妄的电阻。
8. 根据权利要求2或3所述的充电低压保护电路，其特征在于， 所述阈值可变器包括第一PMOS管，其源才及连4妄至所述电流源的所述输出端， 栅极连接至所述基准电压源，以及漏极连接至第一 NMOS管 的漏才及；所述第一 NMOS管，其漏极连接至所述第一 PMOS管的 漏才及，源招j妄:t也，以及所述第一 NMOS管的棚4及与漏才及相连；第二 NMOS管，其栅极连接至所述第一 NMOS管的栅极， 以及源纟及4^地；第三NMOS管，其源极连接至所述第二 NMOS管的漏极， 栅极连接至所述反相器的输出端；第一电阻，与第二电阻串联，并且其另一端连接至所述基 〉,电压源；以及第二电阻，与所述第一电阻串联，以及其另一端4妄至所述 第三NMOS管的漏才及，其中，所述第一电阻和所述第二电阻 相连的一端连接至所述电压比较器的第二输入端。
9. 根据权利要求8所述的充电低压保护电路，其特征在于，所述 反相器包括第二PMOS管，其源极连接至所述电源电压；以及第四NMOS管，其漏极连接至所述第二PMOS管的漏极 和所述第三NMOS管的4册才及，栅—及连冲妄至所述第二 PMOS管 的才册4及，以及源4及4妄地。
10. 根据权利要求9所述的充电低压保护电路，其特征在于，所述 电子开关包4舌第五NMOS管，其漏极连4妻至所述电源电压， 栅极连接至所述第四NMOS管的漏极，以及源极连接至所述 待充电装置。
11. 根据权利要求9所述的充电低压保护电路，其特征在于，所述 电子开关包括第三PMOS管，其源极连接至所述电源电压， 栅极连接至所述第四NMOS管的栅极，以及漏极连接至所述 待充电装置。
12. —种手持终端，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项 所述的充电〗氐压保护电路。
专利摘要本实用新型公开了充电低压保护电路，包括分压器，其输入端连接至电源电压，其输出端连接至电压比较器的第一输入端；阈值可变器，其输出端连接至电压比较器的第二输入端，用于向电压比较器提供阈值电压；电压比较器，其输出端连接至反相器的输入端；反相器，其与电子开关的控制端相连，其输出端连接至阈值可变器的第一输入端；以及电子开关，其输入端连接至电源电压，其输出端连接至待充电装置。通过本实用新型，可在电路上充分调整各种器件的参数(例如，分压电路分压比、基准电压值、电阻值、电流源电流值等)，并可普遍适用于各种需要充电的电子装置，从而在各种电子装置中实现完善的低压保护。
文档编号H02H3/24GK201146368SQ20072018212
公开日2008年11月5日 申请日期2007年10月26日 优先权日2007年10月26日
发明者张宏伟 申请人:中兴通讯股份有限公司