CN105305551B - 充电电源及其控制方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种充电电源及其控制方法，所述充电电源根据补偿信号执行连续的恒流充电阶段和恒压充电阶段，其特征在于，所述充电电源包括：补偿电路，包括接收所述输出电压的输入端，以及提供补偿信号的输出端，其中，所述补偿电路分别在恒定的第一输出电流下获得与第一输出电压相对应的第一电压，以及在恒定的第二输出电流下获得与第二输出电压相对应的第二电压，并且根据第一电压和第二电压的差值获得补偿电压，以及采用补偿电压修正所述补偿信号。所述充电电源及其控制方法通过补偿线路阻抗和电池内阻实现快速充电。

Description

充电电源及其控制方法

技术领域

本发明涉及电源领域，更具体地，涉及用于充电电池的充电电源及其控制方法。

背景技术

在现有技术中，对充电电池充电的过程通常包括恒流充电和恒压充电两个阶段。在充电开始时采用恒流充电，其中采用较大的电流提高充电效率。在充电电池快充满时，进入恒压充电阶段，以防止过充。在充电过程中，监测充电电池的端电压，根据该电压的变化从恒流充电切换为恒压充电。

然而，由于电路线路阻抗和电池内阻的原因，实际检测到的充电电池电压会大于充电电池的真正电压。如图1所示，充电电源IC的输出端OUT提供用于充电的输出电压Vout，输出电容Cout连接在输出端OUT和接地端GND之间，充电电池BAT连接在输出端OUT和接地端GND之间作为负载。在图1中还示出线路等效电阻Rs和充电电池的等效电阻Rr。在充电电源IC内部，从输出端OUT获取反馈电压，并且与参考电压Vref相比较，从而判断充电电源的充电模式切换时刻。由于线路阻抗Rs以及电池内阻Rr的存在，充电电池两端的电压Vbat并不等于输出端OUT的电压Vout，而是等于Vout-Iout*(Rs+Rr)，Iout为充电电流。如果基于输出端OUT的电压Vout判断充电电池的充电状态并且切换充电模式，则由于充电电池的电压实际上仍未达到该预定值，因此恒压充电阶段需要相当长的恒压充电时间才能使充电电池被真正充满，从而导致充电时间过长。

因此，期望进一步改进充电电源的控制以实现充电模式的准确切换，从而安全快速地进行充电过程，节省充电时间。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种可以补偿线路阻抗和电池内阻的充电电源及其控制方法，从而实现快速充电。

根据本发明的一方面，提供一种充电电源，根据补偿信号执行连续的恒流充电阶段和恒压充电阶段，其特征在于，所述充电电源包括：补偿电路，包括接收所述输出电压的输入端，以及提供补偿信号的输出端，其中，所述补偿电路分别在恒定的第一输出电流下获得与第一输出电压相对应的第一电压，以及在恒定的第二输出电流下获得与第二输出电压相对应的第二电压，并且根据第一电压和第二电压的差值获得补偿电压，以及采用补偿电压修正所述补偿信号。

优选地，所述补偿电路包括电压反馈环路，所述电压反馈环路包括第一差分放大器，包括分别接收第一参考电压和与所述输出电压相对应的第三电压的同相输入端和反相输入端，以及提供所述补偿信号的输出端，其中，所述第一参考电压叠加所述补偿电压以获得所述第一参考电压的补偿值，使得所述第一差分放大器的同相输入端接收所述第一参考电压的补偿值，或者所述第三电压减去所述补偿电压以获得所述第三电压的补偿值，使得所述第一差分放大器的反相输入端接收所述第三电压的补偿值。

优选地，所述补偿电路还包括电流反馈环路，所述电流反馈环路包括第二差分放大器，包括接收第二参考电压和第三参考电压之一的同相输入端、接收与所述输出电流相对应的第四电压的反相输入端，以及提供所述补偿信号的输出端，其中，所述第二参考电压和所述第三参考电压分别对应于所述第一输出电流和所述第二输出电流。

优选地，所述补偿电路还包括：选择电路，用于选择所述第一差分放大器和所述第二差分放大器的输出信号中数值较小的输出信号作为补偿信号。

优选地，所述补偿电路还包括：第一二极管和第二二极管，所述一二极管的阴极连接至所述第一差分放大器的所述输出端，所述第二二极管的阴极连接至所述第二差分放大器的所述输出端，以及所述第一二极管和所述第二二极管的阳极共同连接至公共节点，以提供所述补偿信号。

优选地，所述补偿电路还包括：电压采样保持电路，包括连接至所述充电电源的所述输出端的第一支路和第二支路，分别采样和保持在恒定的第一输出电流下获得与第一输出电压相对应的第一电压，以及在恒定的第二输出电流下获得与第二输出电压相对应的第二电压；参考电压叠加电路，包括第一压控电压源和第二压控电压源，所述第一压控电压源用于获得所述第一电压和所述第二电压的电压差，作为所述补偿电压，所述第二压控电压源用于叠加所述第一参考电压和所述补偿电压。

优选地，所述第一支路包括连接在所述输出端和所述第一压控电压源的正输入端之间的第一开关，以及连接在所述第一压控电压源的正输入端和地之间的第一电容，所述第一电容保存所述第一电压，所述第二支路包括连接在所述输出端和所述第一压控电压源的负输入端之间的第二开关，以及连接在所述第二压控电压源的负输入端和地之间的第二电容，所述第二电容保存所述第二电压，所述第一压控电压源的正输入端和负输入端分别接收所述第一电压和所述第二电压，负输出端接地，使得所述第一压控电压源的正输出端获得所述第一电压和所述第二电压的电压差，所述第二压控电压源的正和负输入端之间接收所述补偿电压，负输出端接收所述第一参考电压，使得所述第二压控电压源的正输出端获得所述第一参考电压的补偿值，所述参考电压叠加电路还包括连接在所述第一压控电压源的正输出端和所述第二压控电压源的正输入端之间的第三开关，以及连接在所述第二压控电压源的正输入端和负输入端之间的第三电容，所述第三电容用于保存所述补偿电压。

优选地，所述补偿电路还包括：电压采样保持电路，包括连接至所述充电电源的所述输出端的第一支路和第二支路，分别采样和保持在恒定的第一输出电流下获得与第一输出电压相对应的第一电压，以及在恒定的第二输出电流下获得与第二输出电压相对应的第二电压；输出电压补偿电路，包括第一压控电压源和第三差分放大器，所述第一压控电压源用于获得所述第一电压和所述第二电压的电压差，作为所述补偿电压，所述第三差分放大器用于从所述第三电压减去所述补偿电压。

优选地，所述第一支路包括连接在所述输出端和所述第一压控电压源的正输入端之间的第一开关，以及连接在所述第一压控电压源的正输入端和地之间的第一电容，所述第一电容保存所述第一电压，所述第二支路包括连接在所述输出端和所述第一压控电压源的负输入端之间的第二开关，以及连接在所述第二压控电压源的负输入端和地之间的第二电容，所述第二电容保存所述第二电压，所述第一压控电压源的正输入端和负输入端分别接收所述第一电压和所述第二电压，负输出端接地，使得所述第一压控电压源的正输出端获得所述第一电压和所述第二电压的电压差，所述第三差分放大器的同相输入端和反相输入端分别接收所述第三电压和所述补偿电压，使得所述第三差分放大器的输出端获得所述第三电压的补偿值，所述参考电压叠加电路还包括连接在所述第一压控电压源的正输出端和所述第三差分放大器的反相输入端之间的第三开关，以及连接在所述第三差分放大器的反相输入端和地之间的第三电容，所述第三电容用于保存所述补偿电压。

根据本发明的另一方面，提供一种充电电源的控制方法，根据补偿信号执行连续的恒流充电阶段和恒压充电阶段，其特征在于，在所述恒流充电阶段：在恒定的第一输出电流下充电，获得与第一输出电压相对应的第一电压；在恒定的第二输出电流下充电，获得与第二输出电压相对应的第二电压；根据第一电压和第二电压的差值获得补偿电压；以及采用补偿电压修正所述补偿信号。

优选地，根据修正的所述补偿信号，确定从所述恒流充电阶段切换至所述恒压充电阶段的时刻。

优选地，根据修正的所述补偿信号，确定所述恒压充电阶段的输出电压的大小。

优选地，根据第一参考电压和与所述输出电压相对应的第三电压产生所述补偿信号，在所述第一参考电压上叠加所述补偿电压，以获得所述第一参考电压的补偿值，或者从所述第三电压减去所述补偿电压，以获得所述第三电压的补偿值。

优选地，所述恒流充电阶段包括交替的多个第一时间段和多个第二时间段，分别提供所述第一输出电流和所述第二输出电流。

优选地，在第一时间段结束前，保存所述第一电压；在第二时间段结束前，保存所述第二电压；以及在保存所述第一电压和所述第二电压之后，从所述第一电压减去所述第二电压，以获得电压差作为所述补偿电压。

根据本发明的实施例的充电电源及其控制方法，由于采用补偿电压修正补偿信号，因此，可以根据修正的所述补偿信号，确定从所述恒流充电阶段切换至所述恒压充电阶段的时刻。相对于现有技术中达到参考电压的时间增加了。因此，充电电源在恒流充电阶段的持续时间比现有技术的要长，使得充电电池的电压快速冲高。

进一步地，根据修正的所述补偿信号确定所述恒压充电阶段的输出电压的大小，充电电源在恒压充电阶段的输出电压比现有技术的要高。恒压充电阶段的持续时间大大减少，从而减少了总的充电时间。

所述充电电源及其控制方法通过补偿线路阻抗和电池内阻可以实现快速充电。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出根据现有技术的充电电源工作原理的示意性框图；

图2示出根据本发明的充电电源工作原理的示意性框图；

图3示出根据本发明的充电电源工作原理的波形图；

图4和5分别示出根据本发明的实施例的充电电源中的补偿电路的不同部分的示意性框图；

图6示出根据本发明的实施例的充电电源中的补偿电路的波形图；

图7示出充电电源在充电过程的不同阶段中输出电压和输出电流随时间变化的曲线；以及

图8示出充电电源在不同的恒定电流下输出电压随时间变化的曲线。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。

在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如特定的电路模块、器件、连接方式、控制时序，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。

本发明基于以下认识：充电电源IC根据输出端OUT处的输出电压Vout控制充电模式的切换时刻，该输出电压Vout不等于充电电池两端的电压Vbat。如果充电电源IC根据功率变换器的输出电压实现充电控制，则会导致过早地从恒流充电模式切换至恒压充电模式，导致充电时间过长。充电电池两端的电压Vbat＝Vout-Iout*(Rs+Rr)，其中Iout为充电电源IC的输出电流，其为电池的充电电流。只有对输出电压Vout进行补偿以近似等于充电电池两端的电压Vbat，才能实现准确的充电控制。对输出电压Vout的补偿是在检测的输出电压Vout的基础上，减去补偿电压，或者在参考电压Vref的基础上，叠加补偿电压。在本申请中，术语“线路阻抗和电池内阻上的压降”是指输出电流Iout流经充电电池时由线路阻抗和电池内阻产生的电压，补偿电路是指与线路阻抗和电池内阻上的压降相对应的电压。

本发明可以各种形式呈现，以下将描述其中一些示例。

图2和3示出根据本发明的充电电源工作原理的示意性框图和波形图。在本申请中，充电电源IC例如是功率变换器，用于连接外部电源以及产生输出电压Vout，从而提供为充电电池BAT充电的充电电流。

为了简明起见，在图2中仅示出功率变换器的反馈环路的一部分，而未示出功率变换器的控制信号产生电路和功率级，也未示出与控制信号产生电路连接的反馈环路的其余部分。该反馈环路包括电压反馈环路，该电压反馈环路包括差分放大器GM1，根据输出电压Vout和参考电压Vref产生补偿信号Vcomp。可以理解，功率变换器的控制信号产生电路接收补偿信号Vcomp以及产生脉宽调制(PWM)或脉频调制(PFM)信号，通过周期性地导通或断开功率级，产生输出电压Vout和输出电流Iout。

充电电源还包括电流检测模块和电压检测模块。可以理解，本发明可以采用现有的充电电源中的电流检测模块和电压检测模块，用于检测充电电源的输出电压Vout和输出电流Iout。因此，在充电电源内部可以采用电压反馈信号表征充电电源的输出电压Vout，采用电流反馈信号表征充电电源的输出电流Iout。在本申请中，与输出电压Vout相对应的电压是指输出电压Vout自身或其反馈电压，与输出电流Iout相对应的电压是指电流的采样电压或其反馈电压。

如图2所示，充电电源IC的输出端OUT提供用于充电的输出电压Vout，输出电容Cout连接在输出端OUT和接地端GND之间，充电电池BAT连接在输出端OUT和接地端GND之间作为负载。在图2中还示出线路等效电阻Rs和充电电池的等效电阻Rr。在充电电源IC内部，从输出端OUT获取反馈电压，并且与参考电压Vref相比较，从而判断充电电源的充电模式切换时刻。

与图1所示的现有技术的充电电源不同，本发明的充电电源还包括补偿电路110。该补偿电路110连接在充电电源IC的反馈环路中。在该实施例中，采用补偿电路110获得参考电压的补偿电压。在参考电压Vref的基础上，叠加补偿电压。

如图3所示，在时间段T1内，以恒定的第一电流ICHG1给充电电池充电，充电电源的输出电压Vout持续升高。在第一时间段T1结束时刻的输出端OUT的电压为Vout1。在时间段T2内，以恒定的第二电流ICHG2给充电电池充电。第二电流ICHG2小于第一电流ICHG1。由于充电电流减小，在时间段T2的开始时刻，充电电源的输出电压Vout陡降，然后持续降低。在第二时间段T2结束时刻的输出端OUT的电压为Vout2。第一时间段T1远大于第二时间段T2。在一个实例中，T1＝30ms，T2＝0.1ms。

如果T1>>T2，且ICHG1>ICGH2，则在时间段T2内，充电电池两端的电压Vbat几乎不变，而线路阻抗Rs和电池内阻Rr上的电压在时间段T2内会迅速变化。第一时间段T1与第二时间段T2的差值越大，越有利于准确表征线路阻抗Rs和电池内阻Rr导致的电压变化。也即，Vout1-Vout2的值越接近(ICHG1-ICHG2)*(Rs+Rr)。而且，第二电流ICHG2越小，Vout1-Vout2越接近ICHG1*(Rs+Rr)。若第二电流ICHG2等于0，则Vout1-Vout2＝ICHG1*(Rs+Rr)，从而获得补偿电压Vrc＝Vout1-Vout2＝ICHG1*(Rs+Rr)。

在获得补偿电压Vrc之后，补偿电路110将补偿电压Vrc叠加在参考电压Vref上，进一步获得参考电压的补偿值Vref’＝Vref+Vrc。

该充电电源根据补偿信号执行连续的恒流充电阶段和恒压充电阶段。

在充电过程的恒流充电阶段，充电电源输出端的输出电压逐渐升高。根据参考电压的补偿值Vref’，判断充电电源的充电模式切换时刻。一旦检测到所述参考电电压的补偿值Vref’与输出端电压Vout的差值小于预定值，则从恒流充电阶段切换至恒压充电阶段。

在充电过程的恒压充电阶段，将充电电源的输出端电压Vout维持等于参考电压主的补偿值Vref’，充电电源输出端的输出电流逐渐减小。直到充电电流小于预定电流(通常为1/10的第一充电电流的值)且输出电压大于补偿值与一个预定值的差值时停止整个充电过程。

采用上述充电方法，根据修正的补偿值Vref’，确定从所述恒流充电阶段切换至所述恒压充电阶段的时刻，以及所述恒压充电阶段的输出电压的大小。由于在参考电压上叠加了补偿电压Vrc，因此检测电压到达所述补偿值Vref’的时间在其他因素相同的情况下，相对于现有技术中达到参考电压的时间增加了。因此，充电电源的恒流充电阶段的持续时间现有技术的要长，使得充电电池的电压快速冲高，恒压充电阶段的持续时间大大减少，从而减少了总的充电时间。

图4和5分别示出根据本发明的实施例的充电电源中的补偿电路的不同部分的示意性框图。补偿电路110包括电压采样保持电路111、参考电压叠加电路112和环路切换控制电路113。

电压采样保持电路111包括连接至充电电源的输出端OUT的第一和第二支路。第一支路包括从输出端OUT开始依次串联的开关Sa和电阻R1，以及连接在电阻R1的一端与地之间的电容C1。第二支路包括从输出端OUT开始依次串联的开关Sb和电阻R2，以及连接在电阻R2的一端与地之间的电容C2。电容C1和C2分别用于保持在第一时间段T1结束时的第一输出电压Vout1和在第二时间段T2结束时的第二输出电压Vout2。在电压采样保持电路111中，电阻R1和R2用于阻尼电压的快速跳变和抑制干扰，电容C1和C2用于保持采样电压。

参考电压叠加电路112包括第一压控电压源VC1、第二压控电压源VC2、开关Sc和电容C3。第一压控电压源VC1的正输入端和负输入端分别接收第一输出电压Vout1和第二输出电压Vout2，从而正输出端和负输出端之间的电压与Vout1-Vout2成比例。开关Sc的第一端连接至第一压控电压源VC1的正输出端，第二端连接至第二压控电压源VC2的正输入端。第一压控电压源VC1的负输出端连接至第二压控电压源VC2的负输入端，并且共同接地。电容C3连接在开关Sc的第二端和地之间。第二压控电压源VC2的负输出端连接至参考电压源CV_REF。因而，在第二压控电压源VC2的正输出端提供参考电压的补偿值Vref’。在参考电压叠加电路112中，电容C3用于保持采样电压的电压差Vout1-Vout2。

环路切换控制电路113包括电压反馈环路、电流反馈环路和选择电路、参考电压选择电路和环路选择电路，其中，电压反馈环路包括第一差分放大器GM1，电流反馈环路第二差分放大器GM2。第一差分放大器GM1的同相输入端从参考电压叠加电路112的输出端接收参考电压的补偿值Vref’，反相输入端接收输出端电压Vout。第二差分放大器GM2的同相输入端从参考电压选择电路接收参考电压，反相输入端接收用于表征输出端的充电电流Iout的电流检测信号CC_sense。参考电压选择电路包括开关Sd和Se、以及参考电压源CC_REF。第二差分放大器GM2的同相输入端经由开关Sd连接至参考电压源CC_REF，以及经由开关Se接地或者另一个参考电压源，即第二电流的参考。环路选择电路包括二极管D1和D2。二极管D1和D2的阴极分别连接至第一差分放大器GM1和第二差分放大器GM2的输出端，阳极连接在一起，提供补偿信号Vcomp。由于补偿信号Vcomp取决于第一差分放大器GM1和第二差分放大器GM2的输出信号中较小的一个。因而，可以根据第一差分放大器GM1和第二差分放大器GM2的输出信号的幅值选择电压反馈环和电流反馈环之一。

在环路切换控制电路113中，第二差分放大器GM2用于计算设定的参考电流与充电电流的差值，而第一差分放大器GM2用于计算所述补偿参考电压与充电电源的输出端电压的差值。两个差分放大器的输出端所接的二极管构成选择电路，选择两个误差放大器输出值较小的一个作为补偿信号Vcomp。

根据本发明的充电电源例如是功率变换器。可以理解，功率变换器的控制信号产生电路接收补偿信号Vcomp以及产生脉宽调制(PWM)或脉频调制(PFM)信号，通过周期性地导通或断开功率变换器中主功率开关管的开关状态，产生输出电压Vout和输出电流Iout。

图6示出根据本发明的实施例的充电电源中的补偿电路的波形图。在充电电源的恒流充电阶段，补偿电路按照图6所示的波形图工作，以获得参考电压的补偿值。

该恒流充电阶段包括多个重复执行的第一时间段T1和第二时间段T2。在恒流充电阶段，由于充电电源的输出电压较小，因此环路切换控制电路113将电流反馈环接入反馈环路，从而进行恒流充电。

如图6所示，输出电流Iout在时间段T1和T2中的电流值分别为ICHG1和ICHG2。在时间段T1内，以第一电流ICHG1给充电电池充电，而在时间段T2内，以第二电流ICHG2给充电电池充电。

补偿电路110中的开关Sa至Se分别在控制信号Vga至Vge的控制下导通或断开，其中，控制信号Vga可由控制信号Vgd触发生成，以在ΔT1内控制开关Sa导通，从而采样获得第一输出电压Vout1，控制信号Vgb可由控制信号Vge触发生成，从而在ΔT2内控制开关Sa导通，从而采样获得第二输出电压Vout2。控制信号Vgc可由控制信号Vga、Vgb触发生成，从而在ΔT1到T2结束时刻控制开关Sc关断。

为了实现时间段T1和T2内以不同值的恒流进行的恒流充电，在环路切换控制电路113中，开关Sd和Se在时间段T1和T2交替导通。在开关Sd导通时，参考电压选择电路选择参考电压源CC_REF提供第一参考电压，在开关Se导通时，参考电压选择电路选择零电压作为第二参考电压。相应地，充电电源产生恒定的恒定输出电流，即第一电流ICHG1和第二电流ICHG1分别与第一和第二参考电压相对应，由于第二参考电压为零电压，因此，充电电源输出的第二电流ICHG2的值也为零。

在第一时间段T1结束时刻，即第一时间段T1结束前的ΔT1时间段，电压采样保持电路111工作，开关Sa导通，从而获得充电电源的输出端的第一输出电压Vout1。然后，开关Sa断开，电容C1保持第一输出电压Vout1。

在第二时间段T2结束时刻，即第一时间段T2结束前的ΔT2时间段，电压采样保持电路111工作，开关Sb导通，从而获得充电电源的输出端的第二输出电压Vout2。然后，开关Sb断开，电容C2保持第二输出电压Vout2。

在电压采样保持电路111获得第一输出电压Vout1和第二输出电压Vout2之后，例如在下一周期的第一时间段T1期间，参考电压叠加电路112工作，其中开关Sc导通。参考电压叠加电路112产生参考电压的补偿值Vref’。在开关Sc导通期间，开关Sa和Sb均断开。

在连续的第一输出电压Vout1的采样期间和第二输出电压Vout2的采样期间之间的时间段中，仅仅获得第一输出电压Vout1，而未获得第二输出电压Vout2。电压叠加电路112在该时间段中应该停止工作。因此，在每个周期的ΔT1+T2时间段中，开关Sc断开，使得电压叠加电路112等待该周期的第一输出电压Vout1和第二输出电压Vout2的采样均完成。在开关Sc断开期间，电容C3保持Sc断开前Vout1-Vout2的值，使得参考电压叠加电路112维持前一周期的参考电压的补偿值Vref’。

随着恒流充电阶段的进行，充电电源输出端的电压Vout逐渐升高，第一差分放大器GM1的输出信号逐渐减小。同时，由于恒流充电，第二差分放大器GM2的输出信号维持不变。一旦第一差分放大器GM1的输出信号小于第二差分放大器GM2的输出信号，环路切换控制电路113将电压反馈环接入反馈环路，从而进行恒压充电。

随着恒压充电阶段的进行，充电电源输出端的充电电流Iout逐渐减小。当所述充电电流Iout降低到预定值(通常为第一电流ICHG1的1/10)，且Vout1>CV-REG-Vrecharge(一个预设的值，如100mV)时，充电电源停止充电。

图7示出充电电源在充电过程的不同阶段中输出电压和输出电流随时间变化的曲线，其中以3000mA锂充电电池充电为例。

采用现有技术的充电电源，恒定充电电压设为4.2V，恒定充电电流设置为1.5A，恒流1.5A充电30分钟左右进入恒压4.2V充电，恒压充电时间约为110分钟。整个过程需要大约140分钟的充电时间，由此可见，采用这种方法，充电时间较长。

采用根据本发明的充电电源，其中采用补偿电路110补偿线路阻抗和电池内阻。第二充电电流通常为0，则本申请的第一充电阶段其实也算是恒流充电阶段，第二阶段为恒压充电，在恒流充电阶段内，充电电流为第一电流，例如将其参考电流设置为1.5A，恒流1.5A充电40分钟左右进入恒压4.2V充电，恒压充电时间约为40分钟。整个过程需要大约80分钟的充电时间，由此可见，采用这种方法，充电时间相对现有技术可减少60分钟，充电效率高。

图8示出充电电源在不同的恒定电流下输出电压随时间变化的曲线，其中分别示出第一电流ICHG1和第二电流ICHG2时的输出电压Vout1和Vout2。从两条曲线的比较可以看到，输出电压Vout1和Vout2之间的差值在充电过程中均维持大致稳定的差值，该差值可以表示线路阻抗和电池内阻的电压降。

在上述实施例中，描述了充电电源的恒流充电阶段包括交替的多个第一电流的时间段T1和多个第二电流的时间段T2。利用连续的时间段T1和T2之间的电压降获得补偿电压Vrc。在替代的实施例中，只要补偿电压Vrc可以保持足够长的时间，恒流充电阶段可以包括仅一个时间段T2。

进一步地，在上述的实施例中，描述了充电电源的补偿电路将补偿电压叠加在电压反馈环的参考电压上。在替代的实施例中，充电电源的补偿电路可以连接在输出端OUT和差分放大器GM1之间，并且采用附加的差分放大器，从输出电压Vout中减去补偿电压Vrc。

进一步地，在上述的实施例中，描述了充电电源的补偿电路接收在充电电源的输出端OUT获得输出电压Vout。正如本领域的技术人员已知的那样，可以采用电压检测模块获得表征输出电压Vout的电压反馈信号VV_sense。因此，在替代的实施例中，充电电源的补偿电路接收电压反馈信号VV-sense，并且产生补偿电压Vrc以补偿线路阻抗和电池内阻。

以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种充电电源，执行连续的恒流充电阶段和恒压充电阶段，其特征在于，所述充电电源包括：

补偿电路，包括接收输出电压的输入端，以及提供补偿信号的输出端，

其中，所述恒流充电阶段包括交替的多个第一时间段和多个第二时间段，分别提供恒定的第一输出电流和恒定的第二输出电流，

所述补偿电路分别在所述第一输出电流下获得与第一输出电压相对应的第一电压，以及在所述第二输出电流下获得与第二输出电压相对应的第二电压，并且根据第一电压和第二电压的差值获得补偿电压，以及采用补偿电压修正所述补偿信号，

所述充电电源根据修正的所述补偿信号确定从所述恒流充电阶段切换至所述恒压充电阶段的时刻，以及根据修正的所述补偿信号，确定所述恒压充电阶段的输出电压的大小。

2.根据权利要求1所述的充电电源，其特征在于，所述补偿电路包括电压反馈环路，所述电压反馈环路包括第一差分放大器，包括分别接收第一参考电压和与所述输出电压相对应的第三电压的同相输入端和反相输入端，以及提供所述补偿信号的输出端，

其中，所述第一参考电压叠加所述补偿电压以获得所述第一参考电压的补偿值，使得所述第一差分放大器的同相输入端接收所述第一参考电压的补偿值，或者

所述第三电压减去所述补偿电压以获得所述第三电压的补偿值，使得所述第一差分放大器的反相输入端接收所述第三电压的补偿值。

3.根据权利要求2所述的充电电源，其特征在于，所述补偿电路还包括电流反馈环路，所述电流反馈环路包括第二差分放大器，包括接收第二参考电压和第三参考电压之一的同相输入端、接收与所述输出电流相对应的第四电压的反相输入端，以及提供所述补偿信号的输出端，

其中，所述第二参考电压和所述第三参考电压分别对应于所述第一输出电流和所述第二输出电流。

4.根据权利要求3所述的充电电源，其特征在于，所述补偿电路还包括：

选择电路，用于选择所述第一差分放大器和所述第二差分放大器的输出信号中数值较小的输出信号作为补偿信号。

5.根据权利要求4所述的充电电源，其特征在于，所述补偿电路还包括：

第一二极管和第二二极管，所述一二极管的阴极连接至所述第一差分放大器的所述输出端，所述第二二极管的阴极连接至所述第二差分放大器的所述输出端，以及所述第一二极管和所述第二二极管的阳极共同连接至公共节点，以提供所述补偿信号。

6.根据权利要求2所述的充电电源，其特征在于，所述补偿电路还包括：

电压采样保持电路，包括连接至所述充电电源的所述输出端的第一支路和第二支路，分别采样和保持在所述第一输出电流下获得与第一输出电压相对应的第一电压，以及在所述第二输出电流下获得与第二输出电压相对应的第二电压；

参考电压叠加电路，包括第一压控电压源和第二压控电压源，所述第一压控电压源用于获得所述第一电压和所述第二电压的电压差，作为所述补偿电压，所述第二压控电压源用于叠加所述第一参考电压和所述补偿电压。

7.根据权利要求6所述的充电电源，其特征在于，

所述第一支路包括连接在所述输出端和所述第一压控电压源的正输入端之间的第一开关，以及连接在所述第一压控电压源的正输入端和地之间的第一电容，所述第一电容保存所述第一电压，

所述第二支路包括连接在所述输出端和所述第一压控电压源的负输入端之间的第二开关，以及连接在所述第二压控电压源的负输入端和地之间的第二电容，所述第二电容保存所述第二电压，

所述第一压控电压源的正输入端和负输入端分别接收所述第一电压和所述第二电压，负输出端接地，使得所述第一压控电压源的正输出端获得所述第一电压和所述第二电压的电压差，

所述第二压控电压源的正和负输入端之间接收所述补偿电压，负输出端接收所述第一参考电压，使得所述第二压控电压源的正输出端获得所述第一参考电压的补偿值，

所述参考电压叠加电路还包括连接在所述第一压控电压源的正输出端和所述第二压控电压源的正输入端之间的第三开关，以及连接在所述第二压控电压源的正输入端和负输入端之间的第三电容，所述第三电容用于保存所述补偿电压。

8.根据权利要求6所述的充电电源，其特征在于，所述补偿电路还包括：

电压采样保持电路，包括连接至所述充电电源的所述输出端的第一支路和第二支路，分别采样和保持在所述第一输出电流下获得与第一输出电压相对应的第一电压，以及在所述第二输出电流下获得与第二输出电压相对应的第二电压；

输出电压补偿电路，包括第一压控电压源和第三差分放大器，所述第一压控电压源用于获得所述第一电压和所述第二电压的电压差，作为所述补偿电压，所述第三差分放大器用于从所述第三电压减去所述补偿电压。

9.根据权利要求8所述的充电电源，其特征在于，

所述第一支路包括连接在所述输出端和所述第一压控电压源的正输入端之间的第一开关，以及连接在所述第一压控电压源的正输入端和地之间的第一电容，所述第一电容保存所述第一电压，

所述第二支路包括连接在所述输出端和所述第一压控电压源的负输入端之间的第二开关，以及连接在所述第二压控电压源的负输入端和地之间的第二电容，所述第二电容保存所述第二电压，

所述第一压控电压源的正输入端和负输入端分别接收所述第一电压和所述第二电压，负输出端接地，使得所述第一压控电压源的正输出端获得所述第一电压和所述第二电压的电压差，

所述第三差分放大器的同相输入端和反相输入端分别接收所述第三电压和所述补偿电压，使得所述第三差分放大器的输出端获得所述第三电压的补偿值，

所述参考电压叠加电路还包括连接在所述第一压控电压源的正输出端和所述第三差分放大器的反相输入端之间的第三开关，以及连接在所述第三差分放大器的反相输入端和地之间的第三电容，所述第三电容用于保存所述补偿电压。

10.一种充电电源的控制方法，根据补偿信号执行连续的恒流充电阶段和恒压充电阶段，其特征在于，所述恒流充电阶段包括交替的多个第一时间段和多个第二时间段，

在所述多个第一时间段期间，在恒定的第一输出电流下充电，获得与第一输出电压相对应的第一电压；

在所述多个第二时间段期间，在恒定的第二输出电流下充电，获得与第二输出电压相对应的第二电压；

根据第一电压和第二电压的差值获得补偿电压；以及

采用补偿电压修正所述补偿信号；

根据修正的所述补偿电压信号确定从所述恒流充电阶段切换至所述恒压充电阶段的时刻；以及

根据修正的所述补偿信号，确定所述恒压充电阶段的输出电压的大小。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，根据第一参考电压和与所述输出电压相对应的第三电压产生所述补偿信号，

在所述第一参考电压上叠加所述补偿电压，以获得所述第一参考电压的补偿值，或者

从所述第三电压减去所述补偿电压，以获得所述第三电压的补偿值。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，

在第一时间段结束前，保存所述第一电压；

在第二时间段结束前，保存所述第二电压；以及

在保存所述第一电压和所述第二电压之后，从所述第一电压减去所述第二电压，以获得电压差作为所述补偿电压。