基于數(shù)字控制的電池充電系統(tǒng)及其控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及電子電路，更具體地涉及電池充電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著便攜式電子設(shè)備的發(fā)展，電池充電系統(tǒng)也廣泛的應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備中。圖1示出了傳統(tǒng)的采用降壓式(BUCK)電路拓撲的電池充電系統(tǒng)100的電路結(jié)構(gòu)示意圖。所述電池充電系統(tǒng)100包括電池電壓、電池充電電流、輸入電壓和輸入電流等多個控制環(huán)路，其中每個控制環(huán)路包括誤差放大器及補償網(wǎng)絡(luò)等。以電池電壓控制環(huán)路工作時為例，在每一個開關(guān)周期，時鐘信號CLK置位RS觸發(fā)器FF0，使之輸出開關(guān)控制信號PWM導(dǎo)通上側(cè)功率管PM1，同時關(guān)斷下側(cè)功率管PM2。電流由輸入電壓Vin端流經(jīng)電感LI提供給負載RL，并且給電容Cout充電。此時電池電壓Vout和表征電池電壓Vout的反饋信號Vxl增大。誤差放大器Al接收反饋信號Vxl與電池電壓參考信號REFl，輸出兩者的誤差放大信號Vcoml。當(dāng)反饋信號Vxl繼續(xù)增大，使誤差放大信號Vcoml小于峰值信號PK時，比較器CP輸出信號復(fù)位RS觸發(fā)器FFO，使之輸出PWM信號關(guān)斷上側(cè)功率管PM1，同時導(dǎo)通下側(cè)功率管PM2。此時，電容Cout向負載RL提供能量，電池電壓Vout下降。當(dāng)時鐘信號CLK再次置位RS觸發(fā)器FFO時，下一個開關(guān)周期開始。
[0003]在圖1所示的電池充電系統(tǒng)100中，每個控制環(huán)路均需用到誤差放大器，而每個誤差放大器又需要不同的補償網(wǎng)絡(luò)以維持環(huán)路的穩(wěn)定，以致電路非常龐雜。又由于不同的電路參數(shù)需要不同的補償網(wǎng)絡(luò)，圖1所示的電池充電系統(tǒng)100的可移植性不強。同時由于各控制環(huán)路所輸出的誤差放大信號Vcoml?Vcomn的信號值之間比較接近，控制環(huán)路之間的切換可能會有問題，例如可能存在多個控制環(huán)路同時工作的情況，或者控制環(huán)路切換錯誤等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種用于電池充電系統(tǒng)的控制電路和一種電池充電系統(tǒng)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明一實施例的一種用于電池充電系統(tǒng)的控制電路，電池充電系統(tǒng)包括具有第一開關(guān)管的開關(guān)電路，所述控制電路包括:多個模擬控制環(huán)路，產(chǎn)生多個環(huán)路控制信號，其中每個模擬控制環(huán)路接收相應(yīng)的參考信號、反饋信號和斜坡補償信號，并根據(jù)相應(yīng)的參考信號、反饋信號和斜坡補償信號產(chǎn)生相應(yīng)的環(huán)路控制信號；以及數(shù)字控制單元，接收多個環(huán)路控制信號，并根據(jù)多個環(huán)路控制信號和一固定時長控制信號產(chǎn)生開關(guān)控制信號以控制第一開關(guān)管，其中所述數(shù)字控制單元自動選擇起作用的模擬控制環(huán)路以控制第一開關(guān)管的導(dǎo)通時刻或關(guān)斷時刻。
[0006]根據(jù)本發(fā)明一實施例的一種電池充電系統(tǒng)，包括第一開關(guān)管及如前所述的控制電路。
[0007]根據(jù)本發(fā)明一實施例的一種電池充電系統(tǒng)，包括:第一開關(guān)管；輸入電壓控制環(huán)路，根據(jù)輸入電壓參考信號和斜坡補償信號的運算相疊加的信號與輸入電壓反饋信號相比較，產(chǎn)生輸入電壓環(huán)路控制信號；輸入電流控制環(huán)路，根據(jù)輸入電流反饋信號和斜坡補償信號相疊加的信號與輸入電流參考信號相比較，產(chǎn)生輸入電流環(huán)路控制信號；電池電壓控制環(huán)路，根據(jù)電池電壓反饋信號和斜坡補償信號相疊加的信號與電池電壓參考信號相比較，產(chǎn)生電池電壓環(huán)路控制信號；充電電流控制環(huán)路，根據(jù)充電電流反饋信號和斜坡補償信號相疊加的信號與充電電流參考信號相比較，產(chǎn)生充電電流環(huán)路控制信號；以及數(shù)字控制單元，根據(jù)一固定時長控制信號、輸入電壓環(huán)路控制信號、輸出電流環(huán)路控制信號、電池電壓環(huán)路控制信號和充電電流環(huán)路控制信號產(chǎn)生開關(guān)控制信號以控制第一開關(guān)管，其中當(dāng)輸入電壓環(huán)路控制信號、輸出電流環(huán)路控制信號、電池電壓環(huán)路控制信號和充電電流環(huán)路控制信號中的一個變?yōu)榈谝粻顟B(tài)時，開關(guān)控制信號控制第一開關(guān)管關(guān)斷，所述開關(guān)控制信號根據(jù)固定時長控制信號控制第一開關(guān)管導(dǎo)通。
[0008]根據(jù)本發(fā)明一實施例的一種電池充電系統(tǒng)，包括:第一開關(guān)管；輸入電壓控制環(huán)路，根據(jù)輸入電壓參考信號和斜坡補償信號相減的信號與輸入電壓反饋信號相比較，產(chǎn)生輸入電壓環(huán)路控制信號；輸入電流控制環(huán)路，根據(jù)輸入電流反饋信號和斜坡補償信號相減的信號與輸入電流參考信號相比較，產(chǎn)生輸入電流環(huán)路控制信號；電池電壓控制環(huán)路，根據(jù)電池電壓反饋信號和斜坡補償信號相減的信號與電池電壓參考信號相比較，產(chǎn)生電池電壓環(huán)路控制信號；充電電流控制環(huán)路，根據(jù)充電電流反饋信號和斜坡補償信號相減的信號與充電電流參考信號相比較，產(chǎn)生充電電流環(huán)路控制信號；以及數(shù)字控制單元，根據(jù)一固定時長控制信號、輸入電壓環(huán)路控制信號、輸出電流環(huán)路控制信號、電池電壓環(huán)路控制信號和充電電流環(huán)路控制信號產(chǎn)生開關(guān)控制信號以控制第一開關(guān)管，其中當(dāng)輸入電壓環(huán)路控制信號、輸出電流環(huán)路控制信號、電池電壓環(huán)路控制信號和充電電流環(huán)路控制信號均變?yōu)榈谝粻顟B(tài)時，開關(guān)控制信號控制第一開關(guān)管導(dǎo)通，所述開關(guān)控制信號根據(jù)固定時長控制信號控制第一開關(guān)管關(guān)斷。
[0009]根據(jù)本發(fā)明提出的實施例，控制電路參數(shù)設(shè)計簡單，可靠性好，并具有較強的可移植性。
【附圖說明】
[0010]結(jié)合附圖，根據(jù)對示例性實施例的以下說明，本發(fā)明的總體構(gòu)思的上述和/或其他方面將變得顯而易見并更易于理解，在附圖中，相同或相似的附圖標(biāo)記指示相同或相似的組成部分。其中:
[0011]圖1示出了根據(jù)傳統(tǒng)的電池充電系統(tǒng)100的的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池充電系統(tǒng)200的電路框圖。
[0013]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池充電系統(tǒng)200a的電路原理圖。
[0014]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的圖3所示斜坡產(chǎn)生單元26的電路原理圖。
[0015]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池充電系統(tǒng)200b的電路原理圖。
[0016]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的圖5所示電池充電系統(tǒng)200b的工作波形圖。
[0017]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池充電系統(tǒng)200c的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將詳細描述本發(fā)明的具體實施例，應(yīng)當(dāng)注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本發(fā)明。在下面對本發(fā)明的詳細描述中，為了更好地理解本發(fā)明，描述了大量的細節(jié)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，沒有這些具體細節(jié)，本發(fā)明同樣可以實施。為了清晰明了地闡述本發(fā)明，本文簡化了一些具體結(jié)構(gòu)和功能的詳細描述。此外，在一些實施例中已經(jīng)詳細描述過的類似的結(jié)構(gòu)和功能，在其它實施例中不再贅述。盡管本發(fā)明的各項術(shù)語是結(jié)合具體的示范實施例來一一描述的，但這些術(shù)語不應(yīng)理解為局限于這里闡述的示范實施方式。
[0019]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池充電系統(tǒng)200的電路框圖。在圖2所示的實施例中，電池充電系統(tǒng)200包括開關(guān)電路21以及控制電路22。開關(guān)電路21包括輸入端口In和輸出端口 Out。輸入端口 In可耦接輸入電源，輸出端口 Out可耦接電池。開關(guān)電路21包括至少一個開關(guān)管。控制電路22產(chǎn)生開關(guān)控制信號PWM以控制開關(guān)電路21中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。
[0020]控制電路22包括多個模擬控制環(huán)路24_1?24_N、數(shù)字控制單元25、多個數(shù)模轉(zhuǎn)換單元23_1?23_N以及斜坡產(chǎn)生單元26，其中N是大于I的整數(shù)。模擬控制環(huán)路24_1?24_N分別接收參考信號Refl?RefN、反饋信號FBl?FBN、斜坡補償信號Ramp，并相應(yīng)的產(chǎn)生多個環(huán)路控制信號Ctl?CtN。其中每個模擬控制環(huán)路24_x根據(jù)相應(yīng)的參考信號Refx、反饋信號FBx、以及斜坡補償信號Ramp產(chǎn)生相應(yīng)的環(huán)路控制信號Ctx，其中x是大于等于1，且小于等于N的整數(shù)。數(shù)字控制單元25耦接至模擬控制環(huán)路24_1?24_N以接收環(huán)路控制信號Ctl?CtN，并根據(jù)環(huán)路控制信號Ctl?CtN和一固定時長控制信號產(chǎn)生開關(guān)控制信號PWM，數(shù)字控制單元25還產(chǎn)生多個數(shù)字參考信號DRefl?DRefN以及數(shù)字斜坡控制信號CRA，其中數(shù)字控制單元25自動選擇起作用的模擬控制環(huán)路以控制開關(guān)電路21中至少一個開關(guān)管的導(dǎo)通時刻或關(guān)斷時刻。數(shù)模轉(zhuǎn)換單元23_1?23_N耦接至數(shù)字控制單元25以分別接收數(shù)字參考信號DRefl?DRefN，并經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，根據(jù)數(shù)字參考信號DRefl?DRefN產(chǎn)生相應(yīng)的參考信號Refl?RefN。例如，數(shù)模轉(zhuǎn)換單元23_x接收數(shù)字參考信號DRefx，并經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換，根據(jù)數(shù)字參考信號DRefx產(chǎn)生參考信號Refx。斜坡產(chǎn)生單元26耦接至數(shù)字控制單元25以接收數(shù)字斜坡控制信號CRA和開關(guān)控制信號PWM，并根據(jù)數(shù)字斜坡控制信號CRA和開關(guān)控制信號PWM產(chǎn)生斜坡補償信號Ramp。圖2所示的電池充電系統(tǒng)200中，數(shù)字控制單元25具有較好的兼容性和可移植性，可以應(yīng)用于具有不同參數(shù)的電路中。
[0021]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的電池充電系統(tǒng)200a的電路原理圖。電池充電系統(tǒng)200a包括開關(guān)電路21以及控制電路22。在圖3所示的實施例中，開關(guān)電路21以降壓式電路為例進行說明。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，開關(guān)電路21也可以采用其它任意合適的電路拓撲。開關(guān)電路21包括開關(guān)SI，開關(guān)S2，電感器LI以及電容器