專利名稱:一種鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，包括一個(gè)基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、一個(gè)Buck型DC/DC、一個(gè)LDO、一個(gè)Charger、一個(gè)選通邏輯控制電路及分壓電阻電路；基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路使系統(tǒng)保持重載高效的狀態(tài)；LDO電路使系統(tǒng)保持輕載高效的狀態(tài)；Charger電路具有充電電流可調(diào)的功能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)電池的充放電保護(hù)；選通邏輯控制電路實(shí)現(xiàn)電路Buck模式與LDO模式的切換，而且選通邏輯控制電路還可以判斷USB系統(tǒng)的進(jìn)入，使電路系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入充電模式；分壓電阻電路起到分壓的作用，使電路兩端電壓減小。從而實(shí)現(xiàn)鋰電池轉(zhuǎn)化為1.5V直流電壓電壓輸出及充放電保護(hù)電路系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】
一種鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電池降壓輸出領(lǐng)域，特別是一種鋰電池轉(zhuǎn)化為1.5V直流電壓電壓輸出及充放電保護(hù)電路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技進(jìn)步與社會(huì)發(fā)展，象手機(jī)、筆記本電腦、MP3播放器、PDA、掌上游戲機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)等便攜式設(shè)備已越來(lái)越普及，這類產(chǎn)品中有許多是采用鋰離子電池供電，目前在部分耗電量較低的便攜式電子產(chǎn)品中主要使用不可充電的一次鋰電池，而在筆記本電腦、手機(jī)、PDA、數(shù)碼相機(jī)等耗電量較大的電子產(chǎn)品中則使用可充電的二次電池，即鋰離子電池。與鎳鎘和鎳氫電池相比，鋰離子電池具備以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):電壓高，單節(jié)鋰離子電池的電壓可達(dá)到3.6V，遠(yuǎn)高于鎳鎘和鎳氫電池的1.2V電壓。容量密度大，其容量密度是鎳氫電池或鎳鎘電池的1.5-2.5倍。荷電保持能力強(qiáng)(即自放電小)，在放置很長(zhǎng)時(shí)間后其容量損失也很小。壽命長(zhǎng)，正常使用其循環(huán)壽命可達(dá)到500次以上。沒有記憶效應(yīng)，在充電前不必將剩余電量放空，使用方便。但在目前市場(chǎng)中1.5V直流電壓大多采用傳統(tǒng)干電池提供，如藍(lán)牙鼠標(biāo)、鍵盤及遙控器等電子設(shè)備現(xiàn)在還沒有為其提供鋰電池1.5V直流電壓輸出的電路系統(tǒng)，大多通過干電池來(lái)提供，干電池具有不能重復(fù)利用且能量密度低及不可回收的缺點(diǎn)。再或者在電路設(shè)計(jì)中沒有充放電保護(hù)電路，為鋰電池的使用安全埋下了安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問題本發(fā)明提供了一種針對(duì)1.5V直流電壓應(yīng)用的環(huán)境，設(shè)計(jì)了該電路，既提供了重載高效、輕載高效的系統(tǒng)應(yīng)用，并通過USB接口對(duì)鋰電池的充電，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了電池充放電保護(hù)，解決了現(xiàn)今1.5V直流電壓供應(yīng)僅靠干電池來(lái)完成的弊端。
[0004]—種鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，包括外圍的電感L、電池、電容，所述保護(hù)電路還包括了一個(gè)基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、一個(gè)Buck型DC/DC、一個(gè)LD0、一個(gè)Charger、一個(gè)選通邏輯控制電路及分壓電阻電路;基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路通過Buck型DC/DC、LD0—端與鋰電池和電容Cl相連，另一端與電感L串聯(lián)，再與USB充電輸入端相連；Buck型DC/DC—端通過分壓電阻電路與LDO相連、另一端的一個(gè)接口與Charger、選通邏輯控制電路相連，另一個(gè)接口與電容、鋰電池相連;LDO—端與Buck型DC/DC的電池電容連接端相連，另一端一個(gè)連接口經(jīng)分壓電阻電路與USB充電輸入端連接、另一連接口經(jīng)過Charger與選通邏輯控制電路相連;Charger—端與經(jīng)過分壓電阻電路與USB充電輸入端連接、另一端與LD0、基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、Buck型DC/DC、選通邏輯控制電路、電容Cl、鋰電池相連;選通邏輯控制電路通過Buck型DC/DC與電容Cl、鋰電池相連，再通過Charger與LDO及USB充電輸入端連接。
[0005]所述的Buck DC/DC電路包括一個(gè)誤差放大器、一個(gè)Pmi比較器、一個(gè)振蕩器、一個(gè)電流采樣電路、一個(gè)斜坡補(bǔ)償電路、一個(gè)控制邏輯電路、一個(gè)PWM/PFM模式切換電路、一個(gè)輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、Buck的功率輸出管、零電流檢測(cè)電路及峰值電流限制及短路保護(hù)電路。所述Buck DC/DC電路誤差放大器輸入端與VBG、VFB相連，輸出端與比較器P麗相連，比較器輸入端另外兩個(gè)端口分別一個(gè)通過斜坡補(bǔ)償電路與控制邏輯電路相連，另一個(gè)通過電流采樣與PWM/PFM模式切換電路相連及峰值電流限制及短路保護(hù)電路相連，比較器輸出端與控制邏輯電路相連;控制邏輯電路一端口與振蕩器相連，另一端口通過零電流檢測(cè)電路與地電位連接，控制邏輯電路還與峰值電流限制及短路保護(hù)相連，輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)與峰值電流限制及短路保護(hù)、零電流檢測(cè)電路、功率輸出管相連。
[0006]所述LDO電路包括誤差放大器、LDO的輸出功率管、輸出限流保護(hù)電路及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。所述LDO電路誤差放大器輸入端與VBG、VFB相連，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)于輸入放大器兩端，輸出限流電路一端與誤差放大器輸出端相連，另一端與功率輸出管相連。
[0007]所述鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)電路，電路在輸出負(fù)載低于3mA的情況下進(jìn)入LDO模式。
[0008]所述Charger電路包括一個(gè)預(yù)充電控制電路、一個(gè)恒流模式控制電路、一個(gè)恒壓模式控制電路、一個(gè)再充電模式控制電路、Charger控制邏輯電路、Charger環(huán)路控制電路及補(bǔ)償電路、睡眠模式檢測(cè)電路、過溫保護(hù)電路、電池反接保護(hù)電路、設(shè)置充電電流的電阻及Charger的Power管。所述Charger電路中預(yù)充電控制電路、恒流模式控制電路、恒壓模式控制電路、再充電模式控制電路分別與Char ger控制邏輯電路相連，Char ger控制邏輯電路分別與電池反接保護(hù)電路、睡眠模式檢測(cè)電路及過溫保護(hù)電路相連接，另一端通過Charger環(huán)路控制電路與USB輸入端及鋰電池相連，充電電流電阻一端與Charger控制邏輯電路連接，另一端接地電位。
[0009]Charger電路具體調(diào)控方式如下，當(dāng)電池電壓低于2.8V時(shí)進(jìn)入預(yù)充電模式，以充電電流設(shè)定值1/10對(duì)電池進(jìn)行充電，當(dāng)電池電壓大于2.8V時(shí)，計(jì)入恒流充電模式，S卩CC模式，以充電電流設(shè)定值對(duì)電池充電，電池的電壓隨時(shí)間線性增長(zhǎng)，直到電池電壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的上限4.2V時(shí)，進(jìn)入恒壓充電模式，即CV模式，電流逐漸衰減至充電電流設(shè)定值1/10，充電結(jié)束。充電結(jié)束后，如果電池還處于連接狀態(tài)，Charger電路會(huì)自動(dòng)檢測(cè)電池的電壓，當(dāng)電池電壓再次低于4.0V時(shí)，Charger電路將啟動(dòng)再充電模式，直到電池充滿。
[0010]本發(fā)明可以將鋰電池的工作電壓轉(zhuǎn)化為1.5V電壓輸出，可以實(shí)現(xiàn)1.5V直流電壓場(chǎng)合的應(yīng)用，并且選通邏輯控制電路通過負(fù)載大小進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)Buck與LDO的切換。
[0011]有益效果，本發(fā)明提供的一種鋰電池轉(zhuǎn)化為1.5V直流電壓電壓輸出及充放電保護(hù)電路系統(tǒng)。既實(shí)現(xiàn)了鋰電池1.5V直流電壓電壓輸出，又可自動(dòng)充放電，使用方便安全，高效環(huán)保。
【附圖說(shuō)明】

[0012]圖1是鋰電池轉(zhuǎn)化為1.5V直流電壓電壓輸出及通過USB接口對(duì)鋰電池充電的集成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用圖；
[0013]圖2是系統(tǒng)中Buck型DC/DC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖3是系統(tǒng)中LDO的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖4是系統(tǒng)中Charger的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例
[0016]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的一種鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)電路作詳細(xì)的說(shuō)明。
[0017]—種鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)電路，包括外圍的電感L、電池、電容，所述保護(hù)電路還包括了一個(gè)基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、一個(gè)Buck型DC/DC、一個(gè)LD0、一個(gè)Charger、一個(gè)選通邏輯控制電路及分壓電阻電路;基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路通過Buck型DC/DC、LD0—端與鋰電池和電容Cl相連，另一端與電感L串聯(lián)，再與USB充電輸入端相連；Buck型DC/DC—端通過分壓電阻電路與LDO相連、另一端的一個(gè)接口與Charger、選通邏輯控制電路相連，另一個(gè)接口與電容、鋰電池相連;LDO—端與Buck型DC/DC的電池電容連接端相連，另一端一個(gè)連接口經(jīng)分壓電阻電路與USB充電輸入端連接、另一連接口經(jīng)過Charger與選通邏輯控制電路相連;Charger—端與經(jīng)過分壓電阻電路與USB充電輸入端連接、另一端與LD0、基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、Buck型DC/DC、選通邏輯控制電路、電容Cl、鋰電池相連;選通邏輯控制電路通過Buck型DC/DC與電容Cl、鋰電池相連，再通過Charger與LDO及USB充電輸入端連接。
[0018]系統(tǒng)進(jìn)入工作模式時(shí)，系統(tǒng)先啟動(dòng)基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路，提供芯片需要的參考電壓及內(nèi)部電流，然后由選通邏輯控制電路做出判斷，當(dāng)Vin電壓大于Vout電壓時(shí)，并且Vin的電壓在鋰電池的電壓范圍內(nèi)，即不存在過沖及過放的電壓狀態(tài)，則判斷為放電模式，同時(shí)判斷輸出負(fù)載電流大小，當(dāng)電路在輸出負(fù)載小于3mA的情況下進(jìn)入LDO模式，LDO電路由誤差放大器、LDO的輸出功率管、輸出限流保護(hù)電路及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。首先，LDO的軟啟動(dòng)電路通過恒定的電流源對(duì)芯片內(nèi)部電容充電，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定緩慢上升的階梯斜坡，當(dāng)軟啟動(dòng)電壓升到基準(zhǔn)電壓以后，軟啟動(dòng)的斜坡電壓退出工作，VBG電壓與VFB電壓送入誤差放大器，誤差放大器的輸出控制LDO的輸出功率管的導(dǎo)通，使輸出電壓保證1.5V的輸出。通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，并加入了輸出限流保護(hù)電路，當(dāng)LDO處于短路狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)調(diào)整輸出功率管的導(dǎo)通程度，保證系統(tǒng)限流在100mA。
[0019]當(dāng)Vin電壓大于Vout電壓時(shí)，并且Vin的電壓在鋰電池的電壓范圍內(nèi)，即不存在過沖及過放的電壓狀態(tài)，則判斷為放電模式，同時(shí)判斷輸出負(fù)載電流大小，當(dāng)電路在輸出負(fù)載為2mA的情況下進(jìn)入LDO模式，LDO電路由誤差放大器、LDO的輸出功率管、輸出限流保護(hù)電路及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。首先，LDO的軟啟動(dòng)電路通過恒定的電流源對(duì)芯片內(nèi)部電容充電，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定緩慢上升的階梯斜坡，當(dāng)軟啟動(dòng)電壓升到基準(zhǔn)電壓以后，軟啟動(dòng)的斜坡電壓退出工作，VBG電壓與VFB電壓送入誤差放大器，誤差放大器的輸出控制LDO的輸出功率管的導(dǎo)通，使輸出電壓保證1.5V的輸出。通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，并加入了輸出限流保護(hù)電路，當(dāng)LDO處于短路狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)調(diào)整輸出功率管的導(dǎo)通程度，保證系統(tǒng)限流在100mA。
[0020]當(dāng)Vin電壓大于Vout電壓時(shí)，并且Vin的電壓在鋰電池的電壓范圍內(nèi)，即不存在過沖及過放的電壓狀態(tài)，則判斷為放電模式，同時(shí)判斷輸出負(fù)載電流大小，當(dāng)電路在輸出負(fù)載低于3mA的情況下進(jìn)入LDO模式，LDO電路由誤差放大器、LDO的輸出功率管、輸出限流保護(hù)電路及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。首先，LDO的軟啟動(dòng)電路通過恒定的電流源對(duì)芯片內(nèi)部電容充電，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定緩慢上升的階梯斜坡，當(dāng)軟啟動(dòng)電壓升到基準(zhǔn)電壓以后，軟啟動(dòng)的斜坡電壓退出工作，VBG電壓與VFB電壓送入誤差放大器，誤差放大器的輸出控制LDO的輸出功率管的導(dǎo)通，使輸出電壓保證1.5V的輸出。通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，并加入了輸出限流保護(hù)電路，當(dāng)LDO處于短路狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)調(diào)整輸出功率管的導(dǎo)通程度，保證系統(tǒng)限流在100mA。
[0021]當(dāng)LDO負(fù)載大于30mA時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入Buck工作模式。Buck工作時(shí)，首先，軟啟動(dòng)電路通過恒定的電流源對(duì)芯片內(nèi)部電容充電，能有效的防止浪涌電流，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定緩慢上升的階梯斜坡，軟啟動(dòng)先代替基準(zhǔn)電壓和反饋電壓VFB比較，當(dāng)軟啟動(dòng)電壓升到基準(zhǔn)電壓以后，軟啟動(dòng)的斜坡電壓退出工作，VBG電壓與VFB電壓送入誤差放大器，誤差放大器處理之后將結(jié)果與電感電流的采樣和斜坡補(bǔ)償信號(hào)一同送入PWM比較器，PWM比較器的結(jié)果送入邏輯控制電路，經(jīng)過輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電路對(duì)Buck的Power管進(jìn)行控制，通過外圍的電感、電容及分壓電阻網(wǎng)絡(luò)得到1.5V輸出電壓。并且電路中的零電流檢測(cè)電路，通過對(duì)LX節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測(cè)，判斷Buck處于CCM模式還是DCM模式，通過邏輯控制對(duì)開關(guān)管的開啟與關(guān)斷，防止電感電流的反流；電路中還具有峰值電流保護(hù)與短路保護(hù)功能，防止流過電路的電流過大而造成的對(duì)內(nèi)部器件的損壞。
[0022]當(dāng)Vin電壓小于Vout電壓時(shí)，同時(shí)滿足Vout電壓在USB接口的電壓范圍、Vin的電壓在鋰電池的電壓范圍內(nèi)，電路進(jìn)入Charger工作模式。所述Charger電路包括一個(gè)預(yù)充電控制電路、一個(gè)恒流模式控制電路、一個(gè)恒壓模式控制電路、一個(gè)再充電模式控制電路、Charger控制邏輯電路、Charger環(huán)路控制電路及補(bǔ)償電路、睡眠模式檢測(cè)電路、過溫保護(hù)電路、電池反接保護(hù)電路、設(shè)置充電電流的電阻及Charger的Power管。電路具有電池正負(fù)極反接保護(hù)，采用恒定電流/恒定電壓線性控制，采用了內(nèi)部PM0SFET架構(gòu)，加上防倒充電路，所以不需要外部檢測(cè)電阻器和隔離二極管。熱反饋可對(duì)充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或高環(huán)境溫度條件下對(duì)芯片溫度加以限制，當(dāng)電池電壓低于2.8V時(shí)所述Charger電路進(jìn)入預(yù)充電模式，以充電電流設(shè)定值1/10對(duì)電池進(jìn)行充電。
[0023]當(dāng)Vin電壓小于Vout電壓時(shí)，同時(shí)滿足Vout電壓在USB接口的電壓范圍、Vin的電壓在鋰電池的電壓范圍內(nèi)，電路進(jìn)入Charger工作模式。所述Charger電路包括一個(gè)預(yù)充電控制電路、一個(gè)恒流模式控制電路、一個(gè)恒壓模式控制電路、一個(gè)再充電模式控制電路、Charger控制邏輯電路、Charger環(huán)路控制電路及補(bǔ)償電路、睡眠模式檢測(cè)電路、過溫保護(hù)電路、電池反接保護(hù)電路、設(shè)置充電電流的電阻及Charger的Power管。電路具有電池正負(fù)極反接保護(hù)，采用恒定電流/恒定電壓線性控制，采用了內(nèi)部PM0SFET架構(gòu)，加上防倒充電路，所以不需要外部檢測(cè)電阻器和隔離二極管。熱反饋可對(duì)充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或高環(huán)境溫度條件下對(duì)芯片溫度加以限制，當(dāng)電池電壓大于2.8V時(shí)，計(jì)入恒流充電模式，即CC模式，以充電電流設(shè)定值對(duì)電池充電，電池的電壓隨時(shí)間線性增長(zhǎng)，直到電池電壓達(dá)到預(yù)先設(shè)定的上限4.2V。
[0024]當(dāng)Vin電壓小于Vout電壓時(shí)，同時(shí)滿足Vout電壓在USB接口的電壓范圍、Vin的電壓在鋰電池的電壓范圍內(nèi)，電路進(jìn)入Charger工作模式。所述Charger電路包括一個(gè)預(yù)充電控制電路、一個(gè)恒流模式控制電路、一個(gè)恒壓模式控制電路、一個(gè)再充電模式控制電路、Charger控制邏輯電路、Charger環(huán)路控制電路及補(bǔ)償電路、睡眠模式檢測(cè)電路、過溫保護(hù)電路、電池反接保護(hù)電路、設(shè)置充電電流的電阻及Charger的Power管。電路具有電池正負(fù)極反接保護(hù)，采用恒定電流/恒定電壓線性控制，采用了內(nèi)部PM0SFET架構(gòu)，加上防倒充電路，所以不需要外部檢測(cè)電阻器和隔離二極管。熱反饋可對(duì)充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或高環(huán)境溫度條件下對(duì)芯片溫度加以限制，當(dāng)電池電壓達(dá)到4.2V時(shí)Charger電路進(jìn)入恒壓充電模式即CV模式，電流逐漸衰減至充電電流設(shè)定值I /I O，充電結(jié)束。
[0025]充電結(jié)束后，如果電池還處于連接狀態(tài)，Charger電路會(huì)自動(dòng)檢測(cè)電池的電壓，當(dāng)電池電壓再次低于4.0V時(shí)，Charger電路將啟動(dòng)再充電模式，直到電池充滿。
[0026]當(dāng)Vin電壓小于Vout電壓時(shí)，同時(shí)滿足Vout電壓在USB接口的電壓范圍、Vin的電壓在鋰電池的電壓范圍內(nèi)，電路進(jìn)入Charger工作模式。所述Charger電路包括一個(gè)預(yù)充電控制電路、一個(gè)恒流模式控制電路、一個(gè)恒壓模式控制電路、一個(gè)再充電模式控制電路、Charger控制邏輯電路、Charger環(huán)路控制電路及補(bǔ)償電路、睡眠模式檢測(cè)電路、過溫保護(hù)電路、電池反接保護(hù)電路、設(shè)置充電電流的電阻及Charger的Power管。電路具有電池正負(fù)極反接保護(hù)，采用恒定電流/恒定電壓線性控制，采用了內(nèi)部PM0SFET架構(gòu)，加上防倒充電路，所以不需要外部檢測(cè)電阻器和隔離二極管。熱反饋可對(duì)充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或高環(huán)境溫度條件下對(duì)芯片溫度加以限制，當(dāng)輸入電壓(交流適配器或USB電源)被拿掉時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入一個(gè)低電流狀態(tài)，電池漏電流在5uA以下。系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入再充電模式。
[0027]另外，本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明還提供了一種BuckDC/DC電路包括一個(gè)誤差放大器、一個(gè)PWM比較器、一個(gè)振蕩器、一個(gè)電流采樣電路、一個(gè)斜坡補(bǔ)償電路、一個(gè)控制邏輯電路、一個(gè)PWM/PFM模式切換電路、一個(gè)輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、Buck的功率輸出管、零電流檢測(cè)電路及峰值電流限制及短路保護(hù)電路。所述Buck DC/DC電路誤差放大器輸入端與VBG、VFB相連，輸出端與比較器PWM相連，比較器輸入端另外兩個(gè)端口分別一個(gè)通過斜坡補(bǔ)償電路與控制邏輯電路相連，另一個(gè)通過電流采樣與PWM/PFM模式切換電路相連及峰值電流限制及短路保護(hù)電路相連，比較器輸出端與控制邏輯電路相連;控制邏輯電路一端口與振蕩器相連，另一端口通過零電流檢測(cè)電路與地電位連接，控制邏輯電路還與峰值電流限制及短路保護(hù)相連，輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)與峰值電流限制及短路保護(hù)、零電流檢測(cè)電路、功率輸出管相連。所述Buck DC/DC的軟啟動(dòng)電路通過恒定的電流源對(duì)芯片內(nèi)部電容充電，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定緩慢上升的階梯斜坡，當(dāng)軟啟動(dòng)電壓升到基準(zhǔn)電壓以后，軟啟動(dòng)的斜坡電壓退出工作，VBG電壓與VFB電壓被送入誤差放大器，誤差放大器處理之后將結(jié)果與電感電流的采樣和斜坡補(bǔ)償信號(hào)一同送入PWM比較器，PWM比較器的結(jié)果送入邏輯控制電路，經(jīng)過輸出級(jí)的驅(qū)動(dòng)電路對(duì)Buck的Power管進(jìn)行控制，通過外圍的電感、電容及分壓電阻網(wǎng)絡(luò)得到輸出電壓，并且電路中的零電流檢測(cè)電路，通過對(duì)LX節(jié)點(diǎn)電壓進(jìn)行檢測(cè)，判斷Buck處于CCM模式還是DCM模式，通過邏輯控制對(duì)開關(guān)管的開啟與關(guān)斷；電路中還設(shè)置有峰值電流保護(hù)與短路保護(hù)功能，防止流過電路的電流過大而造成的對(duì)內(nèi)部器件的損壞。
[0028]本發(fā)明還提供了一種LDO電路，包括誤差放大器、LDO的輸出功率管、輸出限流保護(hù)電路及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。所述LDO電路誤差放大器輸入端與VBG、VFB相連，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)于輸入放大器兩端，輸出限流電路一端與誤差放大器輸出端相連，另一端與功率輸出管相連。電路系統(tǒng)進(jìn)入LDO模式時(shí)，LDO的軟啟動(dòng)電路通過恒定的電流源對(duì)芯片內(nèi)部電容充電，產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定緩慢上升的階梯斜坡，當(dāng)軟啟動(dòng)電壓升到基準(zhǔn)電壓以后，軟啟動(dòng)的斜坡電壓退出工作，VBG電壓與VFB電壓送入誤差放大器，誤差放大器的輸出控制LDO的輸出功率管的導(dǎo)通，使輸出電壓保證為設(shè)定電壓的輸出，通過補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，并加入了輸出限流保護(hù)電路，當(dāng)LDO處于短路狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)調(diào)整輸出功率管的導(dǎo)通程度，保證系統(tǒng)限流在設(shè)定電流以內(nèi)。
[0029]本發(fā)明還提供了一種Charger電路，包括一個(gè)預(yù)充電控制電路、一個(gè)恒流模式控制電路、一個(gè)恒壓模式控制電路、一個(gè)再充電模式控制電路、Charger控制邏輯電路、Charger環(huán)路控制電路及補(bǔ)償電路、睡眠模式檢測(cè)電路、過溫保護(hù)電路、電池反接保護(hù)電路、設(shè)置充電電流的電阻及Char ger的Power管。。所述Charger電路中預(yù)充電控制電路、恒流模式控制電路、恒壓模式控制電路、再充電模式控制電路分別與Charger控制邏輯電路相連，Charger控制邏輯電路分別與電池反接保護(hù)電路、睡眠模式檢測(cè)電路及過溫保護(hù)電路相連接，另一端通過Charger環(huán)路控制電路與USB輸入端及鋰電池相連，充電電流電阻一端與Charger控制邏輯電路連接，另一端接地電位。所述Charger電路通過預(yù)充電模式、恒流充電模式、恒壓充電模式、再充電模式對(duì)電池充電，同時(shí)具有充電電流可調(diào)的功能。電路具有電池正負(fù)極反接保護(hù)，采用恒定電流/恒定電壓線性控制，采用了內(nèi)部PM0SFET架構(gòu)，加上防倒充電路，所以不需要外部檢測(cè)電阻器和隔離二極管。熱反饋可對(duì)充電電流進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以便在大功率操作或高環(huán)境溫度條件下對(duì)芯片溫度加以限制，當(dāng)輸入電壓(交流適配器或USB電源)被拿掉時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入一個(gè)低電流狀態(tài)，電池漏電流在5uA以下。同時(shí)系統(tǒng)包括充電電流監(jiān)控器、欠壓閉鎖、自動(dòng)再充電功能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，包括外圍的電感L、電池、電容，其特征在于:所述鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)還包括了一個(gè)基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、一個(gè)Buck型DC/DC、一個(gè)LDO、一個(gè)Charger、一個(gè)選通邏輯控制電路及分壓電阻電路;基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路通過Buck型DC/DC、LDO—端與鋰電池和電容Cl相連，另一端與電感L串聯(lián)，再與USB充電輸入端相連;Buck型DC/DC—端通過分壓電阻電路與LDO相連、另一端的一個(gè)接口與Charger、選通邏輯控制電路相連，另一個(gè)接口與電容、鋰電池相連;LDO—端與Buck型DC/DC的電池電容連接端相連，另一端一個(gè)連接口經(jīng)分壓電阻電路與USB充電輸入端連接、另一連接口經(jīng)過Charger與選通邏輯控制電路相連;Charger—端與經(jīng)過分壓電阻電路與USB充電輸入端連接、另一端與LD0、基準(zhǔn)電壓及基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路、Buck型DC/DC、選通邏輯控制電路、電容Cl、鋰電池相連;選通邏輯控制電路通過Buck型DC/DC與電容Cl、鋰電池相連，再通過Charger與LDO及USB充電輸入端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述的BuckDC/DC電路包括一個(gè)誤差放大器、一個(gè)PWM比較器、一個(gè)振蕩器、一個(gè)電流采樣電路、一個(gè)斜坡補(bǔ)償電路、一個(gè)控制邏輯電路、一個(gè)PWM/PFM模式切換電路、一個(gè)輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)電路、Buck的功率輸出管、零電流檢測(cè)電路及峰值電流限制及短路保護(hù)電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述BuckDC/DC電路誤差放大器輸入端與VBG、VFB相連，輸出端與比較器PWM相連，比較器輸入端另外兩個(gè)端口分別一個(gè)通過斜坡補(bǔ)償電路與控制邏輯電路相連，另一個(gè)通過電流采樣與PWM/PFM模式切換電路相連及峰值電流限制及短路保護(hù)電路相連，比較器輸出端與控制邏輯電路相連;控制邏輯電路一端口與振蕩器相連，另一端口通過零電流檢測(cè)電路與地電位連接，控制邏輯電路還與峰值電流限制及短路保護(hù)相連，輸出級(jí)驅(qū)動(dòng)與峰值電流限制及短路保護(hù)、零電流檢測(cè)電路、功率輸出管相連。4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:當(dāng)LDO負(fù)載大于30mA時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入Buck工作模式。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述LDO電路包括誤差放大器、LDO的輸出功率管、輸出限流保護(hù)電路及補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:LD0電路中誤差放大器輸入端與VBG、VFB相連，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)于輸入放大器兩端，輸出限流電路一端與誤差放大器輸出端相連，另一端與功率輸出管相連。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:電路在輸出負(fù)載低于3mA的情況下進(jìn)入LDO模式。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述Charger電路包括一個(gè)預(yù)充電控制電路、一個(gè)恒流模式控制電路、一個(gè)恒壓模式控制電路、一個(gè)再充電模式控制電路、Charger控制邏輯電路、Charger環(huán)路控制電路及補(bǔ)償電路、睡眠模式檢測(cè)電路、過溫保護(hù)電路、電池反接保護(hù)電路、設(shè)置充電電流的電阻及Charger的Power管。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述Charger電路中預(yù)充電控制電路、恒流模式控制電路、恒壓模式控制電路、再充電模式控制電路分開與Charger控制邏輯電路相連，Charger控制邏輯電路分別與電池反接保護(hù)電路、睡眠模式檢測(cè)電路及過溫保護(hù)電路相連接，另一端通過Charger環(huán)路控制電路與USB輸入端及鋰電池相連，充電電流電阻一端與Charger控制邏輯電路連接，另一端接地電位。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一所述的電池降壓輸出及充放電保護(hù)系統(tǒng)，其特征在于:所述一種鋰電池降壓輸出及充放電保護(hù)電路其輸出電壓為1.5V。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK205725016SQ201620372785
【公開日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】夏雪, 孫權(quán)
【申請(qǐng)人】西安航天民芯科技有限公司