具有电池电流检测电路的充放电控制装置的制造方法_3

文档序号:8924630阅读:来源:国知局
MPscl的漏极电压(即DPscl端电压)等于所述PMOS管MPC2的漏极电压,另MPscl与MPC2构成共源共栅电流镜,二者源极电压相等,栅极电压相等,所以MPsc21的漏极电流与MPC2的漏极电流成镜像关系。同理,丽21与丽22构成电流镜,MPc21与MPc22构成电流镜,所述PMOS管MPsc21的电流等于NMOS管丽21的电流,如果所述PMOS管MPsc21与所述PMOS管MPC2的宽长比之比设计为1/1000,NMOS管MN21与NMOS管MN22的宽长比之比设计为1: 1,PM0S管MPc21和PMOS管MPc22的宽长比之比设计为1:1,因此所述PMOS管MPc2的电流为MPC电流的1/1000。
[0045]此时,由于对电池充电的电流应该为流经电感L2电流的平均值。所述PMOS管MPc22的电流流经电阻R2,在DPc2端产生电压信号,运算放大器0P22形成电压跟随器,增强驱动能力,开关S2的输入端连接所述运算放大器0P22的输出端,控制端连接到所述恒流/恒压控制单元的与所述PMOS管MPC2的栅极相连的输出端,其作用在于,仅当MPC2导通时,对所述运算放大器0P22的输出端0P20端的电压进行采样。由于从所述运算放大器0P22输出的被采样电压是不断变化的,只有在所述PMOS管MPC2导通时的电流,在其导通时间内的平均值,才等于所述电感L2的电流的平均值,也就等于流入BATP的电流(即对电池的充电电流)。因此,通过所述开关S2的控制在正确的时刻进行采样,所述PMOS管MPsc21镜像的是所述PMOS管MPC2的电流,采样开关S2导通的时间对应于所述PMOS管MPC2导通的时间。当GPC端为低电平时,所述PMOS管MPC2导通,反相器INVl的输出为高电平,此时开关S2导通,将0P20端电压采样到电容C22上,经过低通滤波器和电压-电流转换器,输出充电电流信号Ich。
[0046]如图9中所示,为采用图6中实施方式的波形图,其中,ILl为电感电流的波形,IMPC为所述PMOS管MPC2的电流波形,IMNC为所述NMOS管MNC2的电流波形,Iavl为IMPC在Tl时间段的平均值。因此,利用图6中实施方式中,由于Ich输出的电流值为Iavl的1/1000,利用输出的充电电流信号Ich,能够实现对MPC在MPC3导通时间段(即图9所示Tl时间段)进行平均,此平均值与电感L2电流的平均值相等,所以由此可得对电池的充电电流信号。
[0047]如图7所示,为图3中采用线性模式的电源转换电路和放电电流采样电路的原理图;图中点划线的左侧为电源转换电路,右侧为放电电流采样电路。
[0048]所述电源转换电路包括具有一个线性控制输出端的电压调节器U3和PMOS管MPC3,所述PMOS管MPC3的栅极与所述线性控制输出端相连,漏极与电源输出端VO相连,源极与电池正极端BATP端相连,所述放电电流采样电路包括PMOS管MPsc31、第五电流镜、第六电流镜和运算放大器0P3,所述PMOS管MPC3和MPsc31构成第四电流镜,所述第四电流镜、第五电流镜和第六电流镜依次连接,所述运算放大器0P3的两输入端分别与所述PMOS管MPC3的漏极和PMOS管MPsc31的漏极相连,输出端与所述第五电流镜的共栅极相连,所述第五电流镜的共源极与电池负极端BATN端相连,所述第六电流镜共源极与第四电流镜的共源极(即电池正极端BATP端)相连接;所述第六电流镜的输出端为所述放电电流采样电路的输出端Idch端。
[0049]其中,电压调节模块调整PMOS管MPC3实现电源转换功能,其为现有技术,为了简化描述,此处不再赘述。所述电源转换电路的输出端VO端连接到被供电电路,被供电电路作为负载,可以为例如音频电路、射频电路、数字电路等任何以所述电池为电源的电路。所述运算放大器0P3的两个输入端分别连接所述PMOS管MPC3的漏极和另一 PMOS管MPsc31的漏极,经调整使得PMOS管MPsc31的漏极(即DPscl端)的电压等于PMOS管MPC3的漏极电压(即VO端电压),同时,所述PMOS管MPC3的源极电压等于所述PMOS管MPsc31的源极电压,所述PMOS管MPC3的栅极电压等于所述PMOS管MPsc31的栅极电压,这样所述PMOS管MPsc31与所述PMOS管MPC3的电流成镜像关系。设计所述PMOS管MPsc31和MPC3的宽长比之比满足一定的比例,例如1/1000,则所述PMOS管MPscl漏极的电流等于MPC3漏极电流的1/1000,同理,NMOS管丽31和丽32构成电流镜,PMOS管MPc31与MPc32构成电流镜,例如都设计成1:1的电流镜,因此所述PMOS管MPc32的漏极电流,即Idch端的电流等于所述PMOS管MPC3漏极电流的1/1000。
[0050]图8为图3中采用开关模式的电源转换电路和放电电流采样电路的原理图;图中点划线的左侧为电源转换电路,右侧为放电电流采样电路。
[0051]所述电压转换电路包括具有两个开关控制输出端的降压型直流-直流转换器U4、PMOS管MPC4、NMOS管MNC4、储能电感L4和电容C41,所述PMOS管MPC4的栅极和NMOS管MNC4的栅极分别与所述降压型直流-直流转换器U4的两个开关控制输出端相连,所述PMOS管MPC4的源极与电池正极端BATP端相连,所述NMOS管MNC4的漏极与所述PMOS管MPC4的漏极相连,并经所述储能电感L4与电源输出端VO端相连,源极与电池负极端BATN相连,所述电容C41连接在所述电源输出端VO和电池负极端BATN之间。所述放电电流采样电路包括PMOS管MPsc41、第五电流镜、第六电流镜和运算放大器0P41,,所述PMOS管MPC4与所述PMOS管MPsc41构成第四电流镜,所述第四电流镜、第五电流镜和第六电流镜依次连接,所述运算放大器0P41的两输入端分别与所述PMOS管MPC4的漏极和PMOS管MPsc41的漏极相连,输出端与所述第五电流镜的共栅极相连,所述第五电流镜的共源极与电池负极端BATN相连,所述第六电流镜共源极与第四电流镜的共源极(即电池正极端BATP)相连接;所述放电电流采样电路还包括电阻R4,电压跟随器0P42和采样电容C42,所述电阻R4的一端与电池负极端BATN相连,另一端与所述第六电流镜的输出端相连,并连接到所述电压跟随器0P42的输入端,所述采样电容C42连接在所述电压跟随器0P42的输出端和电池负极端BATN之间,所述电压跟随器0P42的输出端再顺次连接第二低通滤波器和第二电压电流转换器,所述第二电压电流转换器的输出端作为所述放电电流采样电路的输出端Idch端。
[0052]其中所述降压型直流-直流转换器的工作方式与现有技术中降压型直流-直流转换器的工作方式相同,为了简化说明,此处不再赘述。运算放大器0P41的两个输入端分别连接所述PMOS管MPC4的漏极和另一 PMOS管MPsc41的漏极,运算放大器0P41调整使得MPsc41的漏极电压与MPC4的漏极电压相等,且MPsc41的源极电压和MPC4的源极电压相等,MPsc41的栅极电压和MPC4的栅极电压相等,因此MPsc41的电流与MPC4的电流成镜像关系,其漏极电流之比等于其宽长比之比。MN41与MN42构成电流镜,MPc41与MPc42也构成电流镜。例如设计MPsc41与MPC4的宽长比之比为1/1000,MN41与MN42的宽长比之比为l:l,MPc41也MPc42的宽长比之比为1:1。MPc42的电流则为MPC4电流的1/1000,所述PMOS管MPc42的电流经过电阻R4产生电压,由运算放大器构成电压跟随器0P42,将其输出端的电压采样到电容C42上,经过低通滤波器和电压-电流转换器,输出充电电流信号Idcho与图6相比,这里没有采样开关S2,而是直接连接,这意味着在全周期时间都进行采样,要得到从BATP端流出的电流,应该是从MPC4源极电流在整个周期的平均值,在Idch端产生的输出电流等效为采样了所述PMOS管MPC4电流的1/1000,然后在全周期内滤波的结果输出到Idch端。
[0053]如图10所示,为采用图8中实施方式的波形图,所述电感L4的电流波形为ILl,MPC4的电流波形为MPC,MNC4的电流波形为MNC,Iav2为MPC在整个周期时间内的平均值,Idch输出的电流值为Iav2的1/1000。
[0054]在有些应用中,所述充电电路可以有多路的情况,例如分别来自电力线充电、适配器充电、USB充电和太阳能模块充电等,或多组太阳能模块同时充电的情况,都需要多个充电电路,基于上述技术方案,可以对每路充电电路分别连接一个充电电流采样电路(未在图中标示),进行充电电流采样,然后将各路采样的充电电流直接进行叠加,或通过所述处理单元进行叠加计算,产生各路充电电流的总和;同理,对于多路电源转换电路的情况,可以对每路电源转换电路分别连接放电电流采样电路(未在图中标示),分别进行放电电流采样,然后将各路采样电流直接进行叠加,或通过所述处
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