一种用于开关充电器中的自适应充电控制电路和控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及开关电源领域，更具体的说，涉及一种用于开关充电器中的自适应充电控制电路和控制方法。
【背景技术】
[0002]开关充电器可以实现快速对锂电池的充电，在智能手机、平板电脑等领域得到广泛的应用，而随着锂电池容量的越来越高，充电时间是尤为需要关注的问题，现在的开关充电器通常是通过提高充电电流来减小充电时间，但在很多情况下，充电功率是被输入电源限制的，因此，为了降低充电时间，开关电池充电器需要最大化利用输入电源的能量，但又不至于使输入电源由于过载损坏，现有技术中常采用的方法有:
[0003]第一种是通过控制单元检测输入电源的类型，增加输入限流环，根据输入电源的类型调整输入电流值，如检测到输入电源为USB SDP(充电下行端口)类型的，则设定输入限流值为100mA，检测到输入电源为USB CDP (充电下行端口)类型的，则设定输入电流值为1.5Ao
[0004]第二种是，在不知道输入电源的电流能力，如非标准适配器不能被系统检测到输入电流限制值，或者系统不具备检测能力。这种情况下，开关电池充电器一般采用闭环或者迟滞的方式限制输入电压，使得输入电源不会因为负载过大而使得输出电压低于某个设定值。
[0005]如图1所示是常用开关充电器的反馈补偿网络，包含由第一跨导放大器GM1构成的输入限压环，由第二跨导放大器GM2构成的输入限流环，由第三跨导放大器GM3构成的充电恒流环，以及由第四跨导放大器GM4构成的充电恒压环。对于这种电路，一般输入限流环的基准IIN—REF设置成开关充电器允许的最大值，或者关闭输入限流环，只是通过输入限压环保护输入电源。
[0006]由于输入电源本身输出特性的差异，在同一限制电压下对应的电源输出负载情形也不相同。设置较高的限制电压会使得部分电源不能发挥其最大能力，而设置较低的限制电压又会使得部分电源长期工作于过载情形，不能很好地保护输入设备。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明提出了一种用于开关充电器中的自适应充电控制电路和控制方法，通过基准电流调节电路自适应调节输入电流环路的输入电流基准信号，以使得输入电源的输出电流不会过流，输出电压始终在安全值以内，并且开关充电器的充电电流保持最大。
[0008]依据本发明的一种用于开关充电器中的控制电路，所述开关充电器接收外部输入电源，经功率转换后输出合适电流以给充电电池充电，所述控制电路包括有输入电压控制环路、输入电流控制环路、充电电流控制环路和充电电压控制环路，所述控制电路还包括基准电流调节电路，
[0009]所述输入电压控制环路接收所述开关充电器的输入电压信号和输入电压基准信号，以产生第一误差信号；
[0010]所述输入电流控制环路接收所述开关充电器的输入电流信号和输入电流基准信号，以产生第二误差信号；
[0011]所述充电电流控制环路接收所述开关充电器的充电电流信号和充电电流基准信号，以产生第三误差信号；
[0012]所述充电电压控制环路接收所述开关充电器的充电电压信号和充电电压基准信号，以产生第四误差信号；
[0013]所述控制电路选择第一误差信号、第二误差信号、第三误差信号和第四误差信号中的最小值来控制开关充电器中功率开关管的开关动作；
[0014]所述基准电流调节电路接收所述第一误差信号、第二误差信号、第三误差信号和第四误差信号，并将所述第一误差信号与所述第二误差信号、第三误差信号和第四误差信号均进行比较，当检测到所述第一误差信号比所述第二误差信号、第三误差信号和第四误差信号均小时，则所述基准电流调节电路调节所述输入电流控制环路的输入电流基准信号，直至所述第一误差信号不小于所述第二误差信号、第三误差信号和第四误差信号的其中一个。
[0015]优选的，所述输入电压控制环路处于导通状态时，所述基准电流调节电路逐步减小所述输入电流控制环路的输入电流基准信号，直至所述输入电压控制环路处于截止状
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[0016]进一步的，所述基准电流调节电路包括比较电路、与门电路、计时电路和输入电流基准信号控制电路，.
[0017]所述比较电路接收所述第一误差信号、第二误差信号、第三误差信号和第四误差信号，并将所述第一误差信号分别与所述第二误差信号、第三误差信号和第四误差信号进行比较，以获得第一比较信号、第二比较信号和第三比较信号；
[0018]所述与门电路接收所述第一比较信号、第二比较信号和第三比较信号，当所述第一比较信号、第二比较信号和第三比较信号均为有效状态时，所述与门电路输出的逻辑信号变为有效状态；
[0019]所述计时电路接收所述逻辑信号，并对所述逻辑信号的有效状态进行计时，当所述逻辑信号为有效状态的时间到达预设的时间值时，则所述计时电路输出的计时信号为有效状态；
[0020]所述输入电流基准信号控制电路接收所述计时信号和预设的输入电流基准信号，当所述计时信号为有效状态时，则减小所述预设的输入电流基准信号，并输出调整过的输入电流基准信号供下一开关周期使用。
[0021]进一步的，所述输入电流基准信号控制电路包括计数器和基准信号加减电路，
[0022]所述计数器接收所述计时信号，当所述计时信号为有效状态时，则计数器将当前记载的次数增加一次，并将增加后的次数与预设的最大次数相比，当增加后的次数小于所述预设的最大次数值时，则计数器输出的次数信号为有效状态；
[0023]所述基准信号加减电路接收所述次数信号和预设的输入电流基准信号，当所述次数信号为有效状态时，则减小所述预设的输入电流基准信号，输出调整过的输入电流基准信号。
[0024]进一步的，所述输入电流基准信号控制电路包括比较电路和选择电路，
[0025]所述比较电路包括N个子比较电路，所述N个子比较电路的第一输入端均通过第一开关以接收所述输入电流信号，第二输入端分别接收N个输入电流基准信号，输出端输出N个比较信号，其中所述N个输入电流基准信号依次步阶递减；
[0026]所述选择电路包括N个锁定电路、N个开关电路和N个二极管，所述N个锁定电路对应接收所述N个比较信号，所述N个开关电路的第一极性端分别对应接收所述N个输入电流基准信号，控制端分别接收所述N个比较信号，所述N个开关电路的第二极性端连接在一起，并作为所述输入电流基准信号控制电路的输出端。
[0027]优选的，所述N个输入电流基准信号产生的电路包括电压源和N个串联连接的电阻，
[0028]所述电压源和N个电阻串联连接，从所述电压源的正端开始，每个电阻的一个端点信号作为所述N个输入电流基准信号，至负端结束，以形成依次步阶递减的N个输入电流基准信号。
[0029]依据本发明的一种用于开关充电器中的控制方法，所述开关充电器接收外部输入电源，经功率转换后输出合适电流以给充电电池充电，包括以下步骤:
[0030]接收所述开关充电器的输入电压信号和输入电压基准信号，以产生第一误差信号；
[0031]接收所述开关充电器的输入电流信号和输入电流基准信号，以产生第二误差信号