电源充电电路的制作方法_2

文档序号:9435507阅读:来源:国知局
接地;
[0061]第十七MOS晶体管,其源极接收所述输出电压,其漏极连接所述第十五MOS晶体管的漏极;
[0062]第十八MOS晶体管,其源极接收所述输出电压,其漏极连接所述第十七MOS晶体管的栅极以及所述第十六MOS晶体管的漏极,其栅极连接所述第十七MOS晶体管的漏极;
[0063]其中,所述第十六MOS晶体管和第十八MOS晶体管的漏极输出所述第二限流控制信号。
[0064]根据本发明的一个实施例,所述电平位移电路包括:
[0065]反相器,对所述第一限流控制信号进行反相;
[0066]第十五MOS晶体管,其栅极连接所述反相器的输出端以接收所述第一限流控制信号的反相信号,其源极接地;
[0067]第十六MOS晶体管,其栅极接收所述第一限流控制信号,其源极接地;
[0068]第十七MOS晶体管,其源极接收所述输出电压,其漏极连接所述第十五MOS晶体管的漏极;
[0069]第十八MOS晶体管,其源极接收所述输出电压,其漏极连接所述第十七MOS晶体管的栅极以及所述第十六MOS晶体管的漏极,其栅极连接所述第十七MOS晶体管的漏极;
[0070]其中,所述第十六MOS晶体管和第十八MOS晶体管的漏极输出所述第二限流控制信号。
[0071]根据本发明的一个实施例,所述限流输出电路包括:
[0072]第五电流镜,对所述第一偏置电流进行镜像以得到第二偏置电流;
[0073]第二十MOS晶体管,其栅极接收所述第二限流控制信号;
[0074]第七电阻,其第一端连接所述第二十MOS晶体管的漏极,其第二端连接所述第五电流镜的输出端;
[0075]第二十一 MOS晶体管,其源极连接所述限流控制电路的输入端,其漏极连接所述第二十MOS晶体管的源极,其栅极连接所述第二十MOS晶体管的漏极;
[0076]第二十二 MOS晶体管,其源极连接所述限流控制电路的输入端,其漏极连接所述限流控制电路的输出端,其栅极连接所述第二十一 MOS晶体管的栅极,流经所述第二十二MOS晶体管的电流为所述限流电流;
[0077]第六电阻,其第一端连接所述限流控制电路的输入端,其第二端连接所述第二十一 MOS晶体管的栅极以及所述第七电阻的第一端;
[0078]第二钳位二极管,其阴极连接所述限流控制电路的输入端,其阳极连接所述第二十二 MOS晶体管的栅极。
[0079]根据本发明的一个实施例,当所述第二十MOS晶体管导通时,所述第二十一MOS晶体管和第二十二 MOS晶体管形成电流镜,所述第二偏置电流经由该电流镜镜像后得到所述限流电流,该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;当所述第二十MOS晶体管关断时,所述输入电压通过该第六电阻和第七电阻产生的分压电压作为所述第二十二 MOS晶体管的栅源电压以得到所述限流电流,该限流电流与流过所述限流电阻的电流一并作为对外供电的负载电流。
[0080]与现有技术相比,本发明具有以下优点:
[0081]本发明实施例的电源充电电路增加了与限流电阻并联的限流控制电路,该限流控制电路提供额外的限流电流,在充电完成之前对充电电流进行限制,限流电流小于等于预设的限流值,使得流向输出电容的充电电流不会过大,有利于避免过流风险;在充电完成之后,对限流电流不再限制,该限流电流可以大于该限流值,从而能够提供足够大的负载电流。本发明实施例的电源充电电路能够解决现有技术中充电时的过流风险与充电后的供电能力之间的矛盾。
【附图说明】
[0082]图1是现有技术中一种电源充电电路的电路结构示意图;
[0083]图2是根据本发明第一实施例的电源充电电路的电路结构框图;
[0084]图3是根据本发明第一实施例的电源充电电路中的限流控制电路的详细电路结构图;
[0085]图4是图3所示电源充电电路的工作信号波形示意图;
[0086]图5是根据本发明第二实施例的电源充电电路的电路结构框图;
[0087]图6是根据本发明第二实施例的电源充电电路中的限流控制电路的详细电路结构图;
[0088]图7是图6所示电源充电电路的工作信号波形示意图;
[0089]图8是根据本发明第三实施例的电源充电电路的电路结构框图;
[0090]图9是根据本发明第三实施例的电源充电电路中的限流控制电路的详细电路结构图;
[0091]图10是图9所示电源充电电路的工作信号波形示意图。
【具体实施方式】
[0092]下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明,但不应以此限制本发明的保护范围。
[0093]第一实施例
[0094]参考图2,图2示出了第一实施例的电源充电电路200的电路结构示意图。该电源充电电路200包括限流电阻R0、限流控制电路201以及输出电容CO,该电源充电电路200用于向负载提供负载电流Iload。
[0095]其中,限流电阻RO的第一端连接输入电压正端;输出电容CO的第一端连接限流电阻RO的第二端,输出电容CO的第二端连接输入电压负端并接地,输入电压正端和输入电压负端之间的电压为输入电压VIN,输出电容CO两端的电压为输出电压VOUT ;限流控制电路201的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。
[0096]限流电阻RO对流经该限流电阻RO的电流进行限制。限流控制电路201则是在充电时,对从输入电压正端到输出电压正端的给输出电容CO充电的电流进行控制;在完成充电后,又对从输出电压正端流到输出电压负端的给负载供电的负载电流Iload进行控制。限流控制电路201的输出端输出限流电流10UT,限流电流1UT在充电完成之前被限制为小于等于预设的限流值,限流电流1UT在充电完成之后不再被限制。其中,“充电完成”通常指的是输出电容CO两端的输出电压VOUT上升至与输入电压VIN相等。
[0097]更进一步而言,输出电容CO的充电过程包括依次相接的第一阶段、第二阶段和第二阶段;
[0098]第一阶段为输出电容CO的开始充电过程,限流电流1UT为0,只有流过限流电阻RO的电流为输出电容CO提供较小的充电电流;
[0099]第二阶段为输出电容CO的加快充电过程,限流电流1UT从O逐渐上升至限流值,流过限流电阻RO的电流和限流电流1UT为输出电容CO提供逐步增大的充电电流;
[0100]第三阶段为输出电容CO的完成充电过程,限流电流1UT不再被限制,流过限流电阻RO的电流和限流电流1UT为负载提供负载电流Iload。在第三阶段,限流控制电路201具有提供大于该限流值的限流电流1UT的能力,但是根据实际负载的需要,该限流电流10UT的实际值可能大于该限流值、等于该限流值或小于该限流值。
[0101]限流控制电路201可以包括限流检测电路202、限流延时电路205、电平位移电路203和限流输出电路204。
[0102]其中,限流检测电路202是对输入电压VIN和输出电压VOUT之间的电压差进行检测,经过比较后产生第一限流控制信号IUMITl ;限流延时电路205将第一限流控制信号IUMIT1进行延时后得到延时信号IDELAY ;电平位移电路203对延时信号IDELAY进行电平位移后得到第二限流控制信号IUMIT2 ;限流输出电路204产生受第二限流控制信号ILIMIT2控制的限流电流。具体而言,限流输出电路204在充电时产生的限流电流用于对输出电容CO充电,作为充电电流的一部分,此时的限流电流被限制为不超过预设的限流值;限流输出电路204在完成充电后产生的限流电流用于向负载供电,作为负载电流Iload的一部分,此时的限流电流被解除限制。
[0103]进一步而言,在第一阶段,限流检测电路202检测到输出电压VOUT为零,限流输出电路204产生的限流电流为零,只有流过限流电阻RO的电流作为输出电容CO的充电电流,第一阶段为输出电容CO的开始充电过程;在第二阶段,限流检测电路202检测到输入电压VIN和输出电压VOUT的电压差大于进入限流控制判断点,则第一限流控制信号IUMITl为逻辑高电平,经过电平位移电路203产生的第二限流控制信号IUMIT2为逻辑低电平,则控制限流输出电路204产生的限流电流逐渐上升至限流值,限流电流与流过限流电阻RO的电流一并作为输出电容的充电电流,第二阶段为输出电容CO的加快充电过程;在第三阶段,限流检测电路202检测到输入电压VIN和输出电压VOUT的电压差小于退出限流控制判断点,则第一限流控制信号IUMITl为逻辑低电平,经过电平位移电路203产生的第二限流控制信号IUMIT2为逻辑高电平,则控制限流输出电路204产生的限流电流与流过限流电阻RO的电流共同为负载提供负载电流,第三阶段为所述输出电容完成充电后的过程。
[0104]参考图3,图3示出了本发明第一实施例的限流控制电路201的具体电路结构示意图。
[0105]其中,限流检测电路202可以包括第一电压转电流电路2021、第二电压转电流电路2022、内部电源电压生成电路2023、第一偏置电流生成电路2024、第一电流镜2025、第二电流镜2026、第三电流镜2027以及MOS晶体管M9。
[0106]其中,内部电源电压生成电路2023将输出电压VOUT转换为限流检测电路202和限流延时电路203工作所需要的内部电源电压LVDD。该内部电源电压生成电路2023可以包括:电阻R4,其第一端接收输出电压VOUT ;钳位二极管Dl,其阴极连接电阻R4的第二端,其阳极接地;M0S晶体管M4,其漏极接收输出电压,其栅极连接电阻R4的第二端,其源极输出该内部电源电压LVDD。
[0107]第一偏置电流生成电路2024将内部电源电压LVDD转换为第一偏置电流IBl。第一偏置电流生成电路2024可以包括电阻R5,电阻R5的第一端连接MOS晶体管M4的源极,内部电源电压LVDD经由电阻R5产生第一偏置电流IBl,该第一偏置电流IBl通过电阻R5
的第二端输出。
[0108]第一电压转电流电路2021将输入电压VIN转换为第一电流IIN1。第一电压转电流电路2021可以包括电阻Rl,其第一端接收输入电压VIN,输入电压VIN流经电阻Rl产生第一电流IINl,该第一电流IINl经由电阻Rl的第二端输出。
[0109]第二电压转电流电路2022将输出电压VOUT转换为第二电流IIN2。第二电压转电流电路2022可以包括:电阻R2,其第一端接收输出电压VOUT ;限流迟滞电路206,其输入端连接电阻R2的第二端,其输出端输出第二电流IIN2,限流迟滞电路206根据第二限流控制信号IUMIT2调节第二电流IIN2的电流值。
[0110]作为一个优选的实施例,限流迟滞电路206可以包括:电阻R3,其第一端连接电阻R2的第二端,其第二端连接第一电流镜2025的输出端;MOS晶体管M3,其漏极连接第三电阻R3的第一端,其源极连接第三电阻R3的第二端,其栅极接收第二限流控制信号IUMIT2。
[0111]NMOS晶体管M3在第二限流控制信号IUMIT2的控制下
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