车载通信设备分步式充电器的制造方法
【专利摘要】车载通信设备分步式充电器，包括充电电源、被充电电源及基准电压，还包括一级充电模块及二级充电模块；所述一级充电模块包括第一运算放大器、第一充电器件；所述二级充电模块包括第二运算放大器、第二充电器件；所述第一充电器件及第二充电器件的输出端分别连接有另一端接地的第一电容和第二电容；还包括分压电路，所述分压电路输出所述基准电压，并使其电压值位于充电电源和被充电电源的电压值之间。本发明降低了电源充电时的纹波噪声，可以提高数据加载密度，提高了通信数据传输效率。
【专利说明】
车载通信设备分步式充电器
技术领域
[0001]本发明属于电子通信领域，涉及一种通信充电设备，具体涉及一种车载通信设备分步式充电器。
【背景技术】
[0002]在各种电子设备中，不同的模块通常需要不同的直流电源，通常由一个直流电源对其他电源进行充电以获得不同电位的直流电源。对于通信设备，随着功耗和信号电压幅度的降低，对于系统的噪声信号容忍度越来越小，特别是电源噪声叠加在信号上时，对于信号失真的影响随着电源电压的降低而体现出越来越显著的影响。车载的通信设备中，由于电源本身是由机械能转换而来，电源本身自己带有较强纹波，在通信频率高，信息密度大的通信时，噪声影响更加恶劣。
【发明内容】
[0003]为降低电源噪声叠加在通信信号上造成的信号失真，本发明公开了一种车载通信设备分步式充电器。
[0004]本发明所述车载通信设备分步式充电器，车载通信设备分步式充电器，包括充电电源、被充电电源及基准电压，还包括一级充电模块及二级充电模块；
所述一级充电模块包括第一运算放大器、第一充电器件，所述第一运算放大器的输出端连接第一充电器件控制端，所述第一充电器件的输入端连接充电电源，输出端连接第一运算放大器的反向输入端，所述第一运算放大器的正向输入端连接基准电压，还包括连接在第一充电器件输出端与地之间的限流电阻；
所述二级充电模块包括第二运算放大器、第二充电器件，所述第二运算放大器的输出端连接第二充电器件控制端，所述第二充电器件的输入端及第二运算放大器的正向输入端连接第一充电器件的输出端;第二充电器件的输出端与第二运算放大器的反向输入端及被充电电源连接；
所述第一充电器件及第二充电器件的输出端分别连接有另一端接地的第一电容和第二电容；
还包括分压电路，所述分压电路输出所述基准电压，并使其电压值位于充电电源和被充电电源的电压值之间。
[0005]优选的，所述分压电路为电阻串，电阻串两端分别连接充电电源和被充电电源，电阻串的内部任意节点作为基准电压输出。
[0006]优选的，所述第一充电器件和/或第二充电器件为NMOS管。
[0007]优选的，所述车载通信设备分步式充电器还包括预充电电路，所述预充电电路的功能为:在第一及第二运算放大器工作前，将第一充电器件输出端预充电至预充电压，所述预充电压为介于基准电压和被充电电压值之间，预充完成后，所述预充电电路在第一及第二运算放大器工作前关闭。
[0008]进一步的，所述分压电路还包括预充电压输出端，所述预充电压输出端输出的预充电压值位于基准电压和被充电电源的电压值之间；所述预充电电路由第三运算放大器、计时器及开关器件组成，所述第三运算放大器的正向输入端连接预充电压输出端，反向输入端连接第三运算放大器输出端及开关器件输入端，所述开关器件输出端连接第一充电器件的输出端，所述开关器件的控制端与计时器连接，所述计时器在上电后开启开关器件，并经过预设时间段后关闭开关器件。
[0009]采用本发明所述的车载通信设备分步式充电器，应用于直流充电过程中，将一次充电分为两次充电过程，降低了电源充电时的纹波噪声，同时中间电压跟随被充电电压逐渐上升，充电压差幅度线性减小，电压变化过程平稳无突变，进一步减少了系统噪音及对数据信息的二次干扰，由于电源纹波的减小，可以提高数据加载密度，还提高了通信数据传输效率。
【附图说明】
[0010]图1为本发明所述车载通信设备分步式充电器的一种具体实施应用方式示意图；
图2为本发明所述分压电路的一种【具体实施方式】示意图；
图中附图标记名称为:VH-充电电源，VL-被充电电源，VP-预充电压，VM-中间电压，VREF-基准电压，AMPl -第一运算放大器，AMP2-第二运算放大器，AMP3-第三运算放大器，Ml-第一充电器件，M2-第二充电器件，Rl-限流电阻，RL-负载，R2-第一分压电阻，R3-第二分压电阻，R4-第三分压电阻，Cl -第一电容，C2-第二电容，K-开关器件。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0012]本发明所述一种车载通信设备分步式充电器，包括充电电源、被充电电源及基准电压，还包括一级充电模块及二级充电模块；
所述一级充电模块包括第一运算放大器、第一充电器件，所述第一运算放大器的输出端连接第一充电器件控制端，所述第一充电器件的输入端连接充电电源，输出端连接第一运算放大器的反向输入端，所述第一运算放大器的正向输入端连接基准电压，还包括连接在第一充电器件输出端与地之间的限流电阻；
所述二级充电模块包括第二运算放大器、第二充电器件，所述第二运算放大器的输出端连接第二充电器件控制端，所述第二充电器件的输入端及第二运算放大器的正向输入端连接第一充电器件的输出端;第二充电器件的输出端与第二运算放大器的反向输入端及被充电电源连接；
所述第一充电器件及第二充电器件的输出端分别连接有另一端接地的第一电容和第二电容；
还包括分压电路，所述分压电路输出所述基准电压，并使其电压值位于充电电源和被充电电源的电压值之间。
[0013]如图1所示，假设充电电压VH=1，被充电电压VL初始值为零，VREF被预设为(VH+VL)/2。初始状态下VREF=5V，第一运算放大器AMPl的连接形式使得其输出端电压趋近于正向输入端电压VREF，即第一运算放大器输出端的中间电压VM经过以第一运算放大器为核心的一级充电模块后，得到的中间电压VM=5V。
[0014]图1中一级充电模块输出端的第一电容Cl与限流电阻Rl共同组成输出滤波器以减少输出纹波。同时限流电阻Rl还可以限制第一充电器件Ml的最大电流，避免器件损害，第一电容Cl作为中间电压VM的储能电容。
[0015]二级充电模块以中间电压VM作为电源，对第二电容C2进行充电，第二运算放大器AMP2与第一运算放大器AMPl的连接方式相同，第二运算放大器以负载电阻RL起到在一级充电模块中限流电阻Rl的作用。
[0016]两个充电模块中的充电器件优选使用相同面积下电流能力更强的NMOS器件。
[0017]二级充电模块使被充电电压VL的电压值朝着VM的电压值趋近。
[0018]分压电路用于产生基准电压VREF，关键在于使其电压值时刻介于充电电压VH与被充电电压VL之间，从而使VREF可以随VL上升而上升，而随VH下降而下降。
[0019]图2给出分压电路的一种常见方式，以分压电阻串联而成，通过设置图2中VREF标注节点两端的电阻值比例，可以得到VREF与VH及VL的不同函数关系。例如对于第一分压电阻R2等于第二分压电阻R3与第三分压电阻R4之和的典型情况，VREF=(VH+VL)/2。
[0020]以下说明本发明的充电过程，
对于VH=1V ,VL=OV的初始状态，此时VREF=VM=5V，但当VL被充电至IV时，此时VREF=(10+1 )/2=5.5V，此时的VM在一级充电模块中的稳态电压为5.5V，对于被充电电压VL=IV的状态，压差仍然维持在4.5V左右。
[0021]当VL被充至2V时，此时VREF= (10+2)/2= 6V，S卩VREF=6V，VM会被充至6V，此时对于被充电电压VL=2V的状态，压差维持在4V左右。
[0022]当VL被充至较接近VH，例如9V时，此时VREF= (10+9)/2=9.5V, VM会被充至9.5V,]tb时对于被充电电压VL=9V的状态，压差维持在0.5V左右。
[0023]通过以上状态列举不难看出，本发明中，采用两级充电模式，在完成基本充电功能使VL持续上升至不断接近VH的同时，在一级充电模块处，中间电压VM与充电电压VH的压差；以及在二级充电模块处，中间电压VM与被充电电压VL的压差，均被限制在小于VH-VL的范围内，从而实际减少了传统一级充电模式下，由于压差过大造成电源输出大电流而容易形成较大纹波的现象。同时利用两级充电形式，使得输出级器件可以选择耐压值较低的低压器件，降低整个集成电路芯片的耐压工艺，从而避免使用昂贵的高压芯片制程，以较为低廉的低压工艺完成高压充电过程，节省了制造成本。
[0024]中间电压跟随被充电电压逐渐上升，充电压差幅度线性减小，电压变化过程平稳无突变，进一步减少了系统噪音及对数据信息的二次干扰，由于电源纹波的减小，可以提高数据加载密度，还提高了通信数据传输效率。
[0025]在图1所示的【具体实施方式】，给出了本发明的一个优选实施方案，所述车载通信设备分步式充电器还包括预充电电路，所述预充电电路的功能为:在第一及第二运算放大器工作前，将第一充电器件输出端预充电至预充电压，所述预充电压为介于基准电压和被充电电压值之间，预充完成后，所述预充电电路在第一及第二运算放大器工作前关闭。
[0026]图1中给出了预充电电路的一个【具体实施方式】，所述分压电路还包括预充电压输出端，所述预充电压输出端输出的预充电压值位于基准电压和被充电电源的电压值之间；所述预充电电路由第三运算放大器AMP3、计时器及开关器件组成，所述第三运算放大器的正向输入端连接预充电压输出端，反向输入端连接第三运算放大器输出端及开关器件K输入端，所述开关器件输出端连接第一充电器件的输出端，所述开关器件的控制端与计时器连接，所述计时器在上电后开启开关器件K，并经过预设时间段后关闭开关器件。
[0027]计时器在上电后，开启开关器件，同时分压电路产生预充电压，第三运算放大器按照预充电压值对输出端充电，第三运算放大器的连接方式虽然使第三运算放大器对其输出端预充电的稳态电压为预充电压值，但在本发明中，并不需要使第三运算放大器持续工作到充至预充电压值，只要通过预设时间段的充电过程，使VM端电压上升至预充电压值附近即可，当然也可以充置预充电压值。
[0028]采用预充电电路设置，对于VM端电压预充至一定电平，减小了从充电电压VH对VM端充电时的绝对压差，从而减小了纹波，同时对于一级充电模块，功率器件在持续工作时的最大压差为充电电压VH与预充电后的电压之间的差值，预充电行为实际减少了该差值，从而使一级充电模块的功率器件部分可以全部采用较低电压的集成电路制造工艺，降低了芯片制造成本。开关器件可以为MOS、三极管或传输门等。
[0029]前文所述的为本发明的各个优选实施例，各个优选实施例中的优选实施方式如果不是明显自相矛盾或以某一优选实施方式为前提，各个优选实施方式都可以任意叠加组合使用，所述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.车载通信设备分步式充电器，包括充电电源、被充电电源及基准电压，其特征在于， 还包括一级充电模块及二级充电模块；所述一级充电模块包括第一运算放大器、第一充电器件，所述第一运算放大器的输出 端连接第一充电器件控制端，所述第一充电器件的输入端连接充电电源，输出端连接第一 运算放大器的反向输入端，所述第一运算放大器的正向输入端连接基准电压，还包括连接 在第一充电器件输出端与地之间的限流电阻；所述二级充电模块包括第二运算放大器、第二充电器件，所述第二运算放大器的输出 端连接第二充电器件控制端，所述第二充电器件的输入端及第二运算放大器的正向输入端 连接第一充电器件的输出端;第二充电器件的输出端与第二运算放大器的反向输入端及被 充电电源连接；所述第一充电器件及第二充电器件的输出端分别连接有另一端接地的第一电容和第 二电容；还包括分压电路，所述分压电路输出所述基准电压，并使其电压值位于充电电源和被 充电电源的电压值之间。2.如权利要求1所述的车载通信设备分步式充电器，其特征在于，所述分压电路为电阻 串，电阻串两端分别连接充电电源和被充电电源，电阻串的内部任意节点作为基准电压输出。3.如权利要求1所述的车载通信设备分步式充电器，其特征在于，所述第一充电器件 和/或第二充电器件为NMOS管。4.如权利要求1所述的车载通信设备分步式充电器，其特征在于，所述车载通信设备分 步式充电器还包括预充电电路，所述预充电电路的功能为:在第一及第二运算放大器工作 前，将第一充电器件输出端预充电至预充电压，所述预充电压为介于基准电压和被充电电 压值之间，预充完成后，所述预充电电路在第一及第二运算放大器工作前关闭。5.如权利要求4所述的车载通信设备分步式充电器，其特征在于，所述分压电路还包括 预充电压输出端，所述预充电压输出端输出的预充电压值位于基准电压和被充电电源的电 压值之间；所述预充电电路由第三运算放大器、计时器及开关器件组成，所述第三运算放大 器的正向输入端连接预充电压输出端，反向输入端连接第三运算放大器输出端及开关器件 输入端，所述开关器件输出端连接第一充电器件的输出端，所述开关器件的控制端与计时 器连接，所述计时器在上电后开启开关器件，并经过预设时间段后关闭开关器件。
【文档编号】H02J7/00GK105978077SQ201610413335
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】不公告发明人
【申请人】罗艳平