專利名稱：可控鏡像電流源充電電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及充電電路技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地，涉及一種可應(yīng)用于鋰離子電池和鋰聚合物電池的可調(diào)鏡像電流源充電電路。
背景技術(shù)：
隨著社會的進步和技術(shù)的發(fā)展，便攜式消費電子產(chǎn)品的應(yīng)用越來越廣泛，從而對于充電電池容量和充電速度的要求也越來越高。目前一般的便攜式消費電子產(chǎn)品，在充電功能的電路設(shè)計方面，多通過采用充電管理芯片來實現(xiàn)，但由于微控制單元選取的平臺不同，實際使用的微控制單元主要存在兩大主要缺陷，一是集成的充電管理芯片不支持大電流快速充電；二是在外圍電路中加入高性能的充電管理芯片。例如前期的CSR(目前最大的藍牙芯片的全球供應(yīng)商)系列藍牙芯片，需在外圍增加充電管理芯片。雖然目前主流系列的CSR藍牙芯片已經(jīng)集成了充電管理芯片，但仍然無法支持大電流快速充電，例如CSR BC5系列藍牙芯片集成的充電管理芯片，支持的最大充電電流僅為 140mA。而目前在快節(jié)奏生活的環(huán)境下，終端消費者也愈加青睞能快速充電的消費電子產(chǎn)品。這必然導致產(chǎn)品供應(yīng)商對采用鋰離子電池和鋰聚合物電池的便攜式消費電子產(chǎn)品，在充電性能方面提出了更高的設(shè)計要求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種可控鏡像電流源充電電路，包括微控制單元、充電電流控制單元以及充電電流檢測單元，其中，充電電流控制單元，用于通過MCU調(diào)整PWM占空比來控制充電電流的大??；充電電流檢測單元，用于利用鏡像電流源的原理對充電電流進行檢測，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號供所述微控制單元檢測。本發(fā)明提供的可控鏡像電流源充電電路在維持低成本的基礎(chǔ)上，利用基本的分立器件進行電路搭接。利用上述根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路，通過MCU提供占空比可調(diào)的PWM實現(xiàn)了對充電電流大小的控制，且用鏡像電流源實時地檢測充電電流，及時地將充電電流的變化反饋給MCU，從而實現(xiàn)了對鋰離子電池和鋰聚合物電池充電電流的可控制化，達到對鋰離子電池和鋰聚合物電池的快速充電目的。為了實現(xiàn)上述以及相關(guān)目的，本發(fā)明的一個或多個方面包括后面將詳細說明并在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明以及附圖詳細說明了本發(fā)明的某些示例性方面。 然而，這些方面指示的僅僅是可使用本發(fā)明的原理的各種方式中的一些方式。此外，本發(fā)明旨在包括所有這些方面以及它們的等同物。


通過參考以下結(jié)合附圖的說明及權(quán)利要求書的內(nèi)容，并且隨著對本發(fā)明的更全面理解，本發(fā)明的其它目的及結(jié)果將更加明白及易于理解。在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路具體實施電路結(jié)構(gòu)；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的充電電路控制單元的另一具體實施電路結(jié)構(gòu)。在所有附圖中相同的標號指示相似或相應(yīng)的特征或功能。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細描述。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，為了有效提高充電性能，本發(fā)明所提供的可控鏡像電流源充電電路 100采用分立元器件搭接，電路設(shè)計主要由充電電流控制單元110、充電電流檢測單元120 和微控制單元130構(gòu)成。其中，充電電流控制單元110可以通過MCU(微控制單元)130調(diào)整PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)占空比來控制充電電流的大小，通過調(diào)節(jié)充電電流控制單元110，可以改變最大充電電流，從而彌補了目前CSR及一些MCU無法支持大電流快速充電的缺陷。充電電流檢測單元120利用鏡像電流源的原理對充電電流進行檢測，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號供MCU130檢測。在對電子產(chǎn)品進行充電的過程中，充電電流的大小取決于兩個主要方面，一是通過利用MCU提供的脈寬調(diào)制信號來改變中功率三極管的放大和截止時間，二是通過在脈寬調(diào)制高電平時，調(diào)整兩級三極管的射極電阻阻值大小來改變?yōu)橹泄β嗜龢O管提供的基極電流，從而實現(xiàn)對充電電流大小的控制。因此，在本發(fā)明中，充電電流控制單元110主要利用中功率三極管的電流放大作用來控制充電電流的大小。圖2是本發(fā)明一個具體實現(xiàn)電路的示意圖，由于在電路方面主要有充電電流控制單元110和充電電流檢測單元120來實現(xiàn)對電流的放大和轉(zhuǎn)換，因此圖 2只示出了本發(fā)明中充電電流控制單元110和充電電流檢測單元120的電路實施方式示意圖。如圖2所示，充電電流控制單元110采用前級三極管為NPN三極管的兩級NPN復合管放大電路來放大電流，具體由兩個NPN三極管0!5、Q6)、電阻(R5、R6、R7、R8)和中功率 PNP三極管^!4)構(gòu)成，其中兩個NPN三極管(Q5、Q6)的集電極均與中功率PNP三極管0)4) 的基極相連，發(fā)射極分別通過一射極電阻(R5、R6)接地，并且后級三極管Q5的基極與前級 Q6的發(fā)射極相連；R7、R8起到分壓作用。MCU130為充電電流控制單元110提供PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號，并為兩級NPN復合管放大電路0i5、Q6、R5、R6)提供基極電流。本發(fā)明中采用兩級復合管放大電路的目的是提高電流放大系數(shù)和輸入電阻，以實現(xiàn)快速充電。在圖2所示的電路實施方式中，兩級復合管放大電路通過兩個NPN管實現(xiàn)，當然也可以采用其他與圖2所示的電路等效的電路來實現(xiàn)提高電流放大系數(shù)和電阻的目的。圖3 是本發(fā)明中充電電路控制單元110的另一具體實施電路結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，充電電流控制單元110中的兩級復合管放大電路采用前級三極管為NPN三極管的互補型復合管進行電流放大，僅需將后級三極管Q5換成PNP管，并將后級PNP三極管的基極接到前級三極管 Q6的集電極，后級三極管Q5的發(fā)射極接到中功率PNP三極管的基極，電阻R7、R8起到分壓作用。MCU提供脈寬調(diào)制控制信號，通過調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制信號的占空比，可改變中功率三極管的放大和截至狀態(tài)的時間，從而實現(xiàn)了對充電電流的控制，同時充電電流的極限電流值可以在放大狀態(tài)下，調(diào)整R5和R6的阻值改變基極電流的大小來實現(xiàn)。充電電流檢測單元120由恒流源負載單元121和鏡像電流源單元122組成。在圖 2所示的電路示意圖中，恒流源負載單元121由兩個PNP三極管Q7、Q8和兩個與這兩個PNP 三極管的發(fā)射極相連的電阻Rl、R2組成。采用鏡像電流源作為恒流源負載，具有直流電阻小而交流電阻大的特點。當PWM控制充電電流改變時，中功率PNP三極管的發(fā)射極電壓會隨之變化，Q8的射極電流隨之變化，而Q7的射極電流始終等于Q8的射極電流，從而改變了恒流源負載的電流值。鏡像電流源單元122由兩個NPN三極管Q1、Q3和分別與兩個NPN三極管的發(fā)射極相連的兩個射極電阻R3、R4組成，其中Ql和Q3具有相同的電流放大系數(shù)和飽和電流等參數(shù)，當R3和R4阻值相等時，即可實現(xiàn)電流鏡像，且Ql對Q3具有溫度補償作用。當充電電流值改變時，恒流源負責電流值隨之發(fā)生改變，鏡像電流元單元122的發(fā)射極電流也隨之發(fā)生變化，MCU130則通過檢測R3端的電壓值變化來實現(xiàn)對充電電流的檢測。通過以上示例可以看出，本發(fā)明作為一種實用的電路設(shè)計，在低成本的基礎(chǔ)上，利用基本的分立器件進行電路搭接，利用微控制單元進行控制和檢測，實現(xiàn)了對鋰離子電池和鋰聚合物電池充電電流的可控制化，實現(xiàn)了對鋰離子電池和鋰聚合物電池充電電流的可檢測化，從而可以滿足目前一般便攜式消費電子產(chǎn)品對鋰離子電池和鋰聚合物的快速充電需求。如上參照附圖以示例的方式描述根據(jù)本發(fā)明的可控鏡像電流源充電電路。但是， 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當理解，對于上述本發(fā)明所提出的可控鏡像電流源充電電路，還可以在不脫離本發(fā)明內(nèi)容的基礎(chǔ)上做出各種改進。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當由所附的權(quán)利要求書的內(nèi)容確定。
權(quán)利要求
1.一種可控鏡像電流源充電電路，包括微控制單元、充電電流控制單元以及充電電流檢測單元，其中，充電電流控制單元，用于通過微控制單元調(diào)整PWM占空比來控制充電電流的大??； 充電電流檢測單元，用于利用鏡像電流源的原理對充電電流進行檢測，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號供所述微控制單元檢測。
2.如權(quán)利要求1所述的充電電路，其中，所述充電電流控制單元采用前級三極管為NPN 三極管的兩級復合管放大電路來放大電流。
3.如權(quán)利要求2所述的充電電路，其中，所述充電電流控制單元包括一兩級復合管分壓電路、一中功率PNP三極管和兩個分壓電阻。
4.如權(quán)利要求3所述的充電電路，其中，所述充電電流控制單元中的兩級復合管放大電路為兩級NPN復合管放大電路或者兩級互補型復合管放大電路。
5.如權(quán)利要求4所述的充電電路，其中，在所述兩級復合管放大電路為兩級NPN復合管放大電路時，兩個NPN三極管的集電極均與所述中功率PNP三極管的基極相連，兩個NPN三級管的發(fā)射極分別通過一電阻接地，并且前級NPN三極管的發(fā)射極與后級NPN三極管的基極相連；在所述兩級復合管放大電路為兩級互補型復合管放大電路時，其中互補型復合管中的后級PNP三級管的發(fā)射極通過一射極電阻與所述中功率PNP三極管的基極相連，所述PNP 三極管的基極與互補型復合管中的前級NPN三極管的集電極相連，所述后級PNP三極管的集電極接地，所述互補型復合管中的前級NPN三極管的發(fā)射極通過另一射極電阻接地。
6.如權(quán)利要求1所述的充電電路，其中，所述充電電流檢測單元進一步包括 恒流源負載單元，用于當PWM控制充電電流改變時，改變恒流源負載相應(yīng)的恒流值； 鏡像電流源單元，用于通過將充電電流的改變反饋的恒流源負載電流的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號以供微控制單元檢測。
7.如權(quán)利要求6所述的充電電路，其中，所述恒流源負載單元由兩個射極電阻和兩個PNP三極管構(gòu)成； 所述鏡像電流源單元由兩個射極電阻和兩個NPN三極管構(gòu)成。
8.如權(quán)利要求7所述的充電電路，其中，所述微控制單元通過檢測所述鏡像電流單元的射極電阻端的電壓值變化來實現(xiàn)對充電電流的檢測。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可控鏡像電流源充電電路，包括微控制單元、充電電流控制單元以及充電電流檢測單元，其中，充電電流控制單元，用于通過MCU調(diào)整PWM占空比來控制充電電流的大?。怀潆婋娏鳈z測單元，用于利用鏡像電流源的原理對充電電流進行檢測，并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號供所述微控制單元檢測。利用本發(fā)明，能夠通過MCU提供占空比可調(diào)的PWM實現(xiàn)了對充電電流大小的控制，且用鏡像電流源實時地檢測充電電流，及時地將充電電流的變化反饋給MCU，從而實現(xiàn)了對鋰離子電池和鋰聚合物電池充電電流的可控制化，達到對鋰離子電池和鋰聚合物電池的快速充電目的。
文檔編號H02M3/155GK102570524SQ20101060563
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者張達, 徐曉聰, 郭湘榮 申請人:歌爾聲學股份有限公司