电源充电电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电源充电技术，尤其涉及一种电源充电电路。
【背景技术】
[0002]开关电源等各种类型的电源在工作时，都要先对电源输出端口的输出电容进行充电，充电完成后，再对输出端口的负载进行供电。在电源充电时，为了防止充电电流过大而对输出电容等元件造成损坏，一般都采用限流电阻对充电电流进行限流。
[0003]参考图1，图1示出了现有技术中一种电源充电电路100的电路结构示意图。该电源充电电路100包括一限流电阻RO和一输出电容CO，该电源充电电路用于向负载提供负载电流I load。
[0004]开始充电时，输入电压VIN通过限流电阻RO对输出电容CO进行充电，并由限流电阻RO限制充电电流的大小，使得输出电压VOUT从OV增大到接近输入电压VIN ;完成充电后，输入电压VIN又通过限流电阻RO为负载提供负载电流Iload，限流电阻RO也将限制负载电流Iload的大小。
[0005]利用限流电阻RO对输出电容CO的充电电流进行限制，存在充电时的过流风险和充电后的供电能力之间的矛盾。如果限流电阻RO的电阻值过大，那么充电时的电流将变小，不存在过流的风险，但是充电后，用于向负载供电的负载电流Iload也受到限制而变小；如果限流电阻RO的电阻值过小，那么充电时的电流变大了，充电后供电的负载电流I load也变大了，但是，由于充电电流变大，存在过流的风险。
【发明内容】
[0006]本发明要解决的问题是提供一种电源充电电路，既能够避免电源在充电过程中的过流风险，又可以在完成充电后提供足够的负载电流。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供了一种电源充电电路，包括:
[0008]限流电阻，其第一端连接输入电压正端；
[0009]输出电容，其第一端连接所述限流电阻的第二端，其第二端连接输入电压负端并接地，所述输入电压正端和输入电压负端之间的电压为输入电压，所述输出电容两端的电压为输出电压；
[0010]限流控制电路，其输入端连接所述输入电压正端，其输出端连接所述输出电容的第一端，所述限流控制电路的输出端输出限流电流，所述限流电流在充电完成之前被限制为小于等于预设的限流值，所述限流电流在充电完成之后不再被限制。
[0011 ] 根据本发明的一个实施例，所述电源充电电路对所述输出电容的充电过程包括依次相接的第一阶段、第二阶段和第三阶段，其中，
[0012]所述第一阶段为所述输出电容的开始充电过程，所述限流电流在第一阶段为零，只有流过所述限流电阻的电流为所述输出电容提供充电电流；
[0013]所述第二阶段为所述输出电容的加快充电过程，所述限流电流在第二阶段逐渐上升至所述限流值，流过所述限流电阻的电流和所述限流电流共同为所述输出电容提供充电电流；
[0014]所述第三阶段为所述输出电容完成充电后的过程，流过所述限流电阻的电流和所述限流电流共同为负载提供负载电流。
[0015]根据本发明的一个实施例，在所述第二阶段中，如果所述限流电流上升至所述限流值之前，所述输出电容已经完成充电，则直接进入所述第三阶段；在所述第二阶段中，如果所述限流电流上升至所述限流值之后，所述输出电容未完成充电，则所述限流电流保持为所述限流值，直至完成充电后进入所述第三阶段。
[0016]根据本发明的一个实施例，所述限流控制电路包括:
[0017]限流检测电路，对所述输入电压和输出电压的电压差进行检测，经过比较后产生第一限流控制信号；
[0018]电平位移电路，直接或间接地对所述第一限流控制信号进行电平位移以产生第二限流控制信号；
[0019]限流输出电路，与所述限流电阻并联，在所述第二限流控制信号的控制下产生输出所述限流电流。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述电源充电电路对所述输出电容的充电过程包括依次相接的第一阶段、第二阶段和第三阶段，其中，
[0021]在所述第一阶段，所述限流检测电路检测到所述输出电压为零，所述限流输出电路产生的限流电流为零，只有流过所述限流电阻的电流作为所述输出电容的充电电流，所述第一阶段为所述输出电容的开始充电过程；
[0022]在所述第二阶段，所述限流检测电路检测到所述输入电压和输出电压的电压差大于进入限流控制判断点，则所述第一限流控制信号为逻辑高电平，经过电平位移电路产生的第二限流控制信号为逻辑低电平，则控制所述限流输出电路产生的限流电流逐渐上升至所述限流值，所述限流电流与流过所述限流电阻的电流一并作为输出电容的充电电流，所述第二阶段为所述输出电容的加快充电过程；
[0023]在所述第三阶段，所述限流检测电路检测到所述输入电压和输出电压的电压差小于退出限流控制判断点，则所述第一限流控制信号为逻辑低电平，经过所述电平位移电路产生的第二限流控制信号为逻辑高电平，则控制限流输出电路产生的限流电流与流过所述限流电阻的电流共同为负载提供负载电流，所述第三阶段为所述输出电容完成充电后的过程。
[0024]根据本发明的一个实施例，在所述第二阶段中，如果所述限流电流上升至所述限流值之前，所述输出电容已经完成充电，则直接进入所述第三阶段；在所述第二阶段中，如果所述限流电流上升至所述限流值之后，所述输出电容未完成充电，则所述限流电流保持为所述限流值，直至完成充电后进入所述第三阶段。
[0025]根据本发明的一个实施例，所述限流控制电路还包括:限流延时电路，对所述第一限流控制信号延时以产生延时信号，所述电平位移电路对所述延时信号进行电平位移以得到所述第二限流控制信号。
[0026]根据本发明的一个实施例，所述电源充电电路对所述输出电容的充电过程包括依次相接的第一阶段、第二阶段和第三阶段，其中，
[0027]在所述第一阶段，所述限流检测电路检测到所述输出电压为零，所述限流输出电路产生的限流电流为零，只有流过所述限流电阻的电流作为所述输出电容的充电电流，所述第一阶段为所述输出电容的开始充电过程；
[0028]在所述第二阶段，所述限流检测电路检测到所述输入电压和输出电压的电压差大于进入限流控制判断点，则所述第一限流控制信号为逻辑高电平，经过所述限流延时电路产生的延时信号为逻辑低电平，再经过所述电平位移电路产生的第二限流控制信号为逻辑低电平，则控制所述限流输出电路产生的限流电流逐渐上升至所述限流值，所述限流电流与流过所述限流电阻的电流一并作为所述输出电容的充电电流，所述第二阶段为所述输出电容的加快充电过程；
[0029]在所述第三阶段，所述限流检测电路检测到所述输入电压和输出电压的电压差小于退出限流控制判断点，则所述第一限流控制信号为逻辑低电平，经过所述限流延时电路产生的延时信号为逻辑高电平，再经过所述电平位移电路产生的第二限流控制信号为逻辑高电平，则控制所述限流输出电路产生的限流电流与流过所述限流电阻的电流共同为负载提供负载电流，所述第三阶段为所述输出电容完成充电后的过程。
[0030]根据本发明的一个实施例，在所述第二阶段中，如果所述限流电流上升至所述限流值之前，所述输出电容已经完成充电，则直接进入所述第三阶段；在所述第二阶段中，如果所述限流电流上升至所述限流值之后，所述输出电容未完成充电，则所述限流电流保持为所述限流值，直至完成充电后进入所述第三阶段。
[0031]根据本发明的一个实施例，所述限流检测电路包括:
[0032]内部电源电压生成电路，接收所述输出电压并将其转换为内部电源电压；
[0033]第一偏置电流生成电路，将所述内部电源电压转换为第一偏置电流；
[0034]第一电压转电流电路，将所述输入电压转换为第一电流；
[0035]第二电压转电流电路，将所述输出电压转换为第二电流；
[0036]第一电流镜，其输入端接收所述第一电流，其输出端接收所述第二电流，所述电流镜对所述第一电流和第二电流进行比较以产生比较信号；
[0037]第九MOS晶体管，所述第一偏置电流经过第二电流镜和第三电流镜镜像后传输至所述第九MOS晶体管的漏极，所述第九MOS晶体管的栅极接收所述比较信号，所述第九MOS晶体管的源极接地，所述第九MOS晶体管的漏极输出所述第一限流控制信号。
[0038]根据本发明的一个实施例，所述第一电压转电流电路包括:第一电阻，其第一端接收所述输入电压，其第二端输出所述第一电流。
[0039]根据本发明的一个实施例，所述第二电压转电流电路包括:第二电阻，其第一端接收所述输出电压，其第二端输出所述第二电流。
[0040]根据本发明的一个实施例，所述第二电压转电流电路包括:
[0041]第二电阻，其第一端接收所述输出电压；
[0042]限流迟滞电路，其输入端连接所述第二电阻的第二端，其输出端输出所述第二电流，所述限流迟滞电路在所述第二限流控制信号的控制下调节所述第二电流。
[0043]根据本发明的一个实施例，所述限流迟滞电路包括:
[0044]第三电阻，其第一端连接所述第二电阻的第二端，其第二端连接所述第一电流镜的输出端；
[0045]第三MOS晶体管，其漏极连接所述第三电阻的第一端，其源极连接所述第三电阻的第二端，其栅极接收所述第二限流控制信号。
[0046]根据本发明的一个实施例，所述内部电源电压生成电路包括:
[0047]第四电阻，其第一端接收所述输出电压；
[0048]第一钳位二极管，其阴极连接所述第四电阻的第二端，其阳极接地；
[0049]第四MOS晶体管，其漏极接收所述输出电压，其栅极连接所述第四电阻的第二端，其源极输出所述内部电源电压。
[0050]根据本发明的一个实施例，所述第一偏置电流生成电路包括:第五电阻，其第一端连接所述第四MOS晶体管的源极，其第二端输出所述第一偏置电流。
[0051]根据本发明的一个实施例，所述限流延时电路包括:
[0052]充放电控制电路，所述第一偏置电流经由第二电流镜和第四电流镜镜像后传输至所述充放电控制电路的输入端，所述充放电控制电路的控制端接收所述第一限流控制信号;
[0053]电容，其第一端连接所述充放电控制电路的输出端，其第二端接地，所述充放电控制电路在所述第一限流控制信号的控制下，对所述电容进行充电或者进行放电，所述电容的第一端输出所述延时信号。
[0054]根据本发明的一个实施例，所述充放电控制电路包括:
[0055]第十一 MOS晶体管，其源极作为所述充放电控制电路的输入端，其栅极接收所述第一限流控制信号，其漏极连接所述电容的第一端；
[0056]第十二 MOS晶体管，其漏极连接所述电容的第一端，其栅极接收所述第一限流控制信号，其源极接地。
[0057]根据本发明的一个实施例，所述电平位移电路包括:
[0058]反相器，对所述延时信号进行反相；
[0059]第十五MOS晶体管，其栅极接收所述延时信号，其源极接地；
[0060]第十六MOS晶体管，其栅极连接所述反相器的输出端以接收所述延时信号的反相信号，其源极