CN105762892A - 一种锂电池降压输出及充放电保护*** - Google Patents

一种锂电池降压输出及充放电保护*** Download PDF

Info

Publication number
CN105762892A
CN105762892A CN201610274004.8A CN201610274004A CN105762892A CN 105762892 A CN105762892 A CN 105762892A CN 201610274004 A CN201610274004 A CN 201610274004A CN 105762892 A CN105762892 A CN 105762892A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
voltage
ldo
current
charger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610274004.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105762892B (zh
Inventor
夏雪
孙权
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
XI'AN AEROSEMI TECHNOLOGY Co
Original Assignee
XI'AN AEROSEMI TECHNOLOGY Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by XI'AN AEROSEMI TECHNOLOGY Co filed Critical XI'AN AEROSEMI TECHNOLOGY Co
Priority to CN201610274004.8A priority Critical patent/CN105762892B/zh
Publication of CN105762892A publication Critical patent/CN105762892A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105762892B publication Critical patent/CN105762892B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007Regulation of charging or discharging current or voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304Overcurrent protection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明提供了一种锂电池降压输出及充放电保护***,包括一个基准电压及基准电流产生电路、一个Buck型DC/DC、一个LDO、一个Charger、一个选通逻辑控制电路及分压电阻电路;基准电压及基准电流产生电路使***保持重载高效的状态;LDO电路使***保持轻载高效的状态;Charger电路具有充电电流可调的功能,同时实现电池的充放电保护;选通逻辑控制电路实现电路Buck模式与LDO模式的切换,而且选通逻辑控制电路还可以判断USB***的进入,使电路***自动进入充电模式;分压电阻电路起到分压的作用,使电路两端电压减小。从而实现锂电池转化为1.5V直流电压电压输出及充放电保护电路***。

Description

一种锂电池降压输出及充放电保护***
技术领域
本发明涉及一种锂电池降压输出领域,特别是一种锂电池转化为1.5V直流电压电压输出及充放电保护电路***。
背景技术
随着科技进步与社会发展,像手机、笔记本电脑、MP3播放器、PDA、掌上游戏机、数码摄像机等便携式设备已越来越普及,这类产品中有许多是采用锂离子电池供电,目前在部分耗电量较低的便携式电子产品中主要使用不可充电的一次锂电池,而在笔记本电脑、手机、PDA、数码相机等耗电量较大的电子产品中则使用可充电的二次电池,即锂离子电池。与镍镉和镍氢电池相比,锂离子电池具备以下几个优点:电压高,单节锂离子电池的电压可达到3.6V,远高于镍镉和镍氢电池的1.2V电压。容量密度大,其容量密度是镍氢电池或镍镉电池的1.5-2.5倍。荷电保持能力强(即自放电小),在放置很长时间后其容量损失也很小。寿命长,正常使用其循环寿命可达到500次以上。没有记忆效应,在充电前不必将剩余电量放空,使用方便。但在目前市场中1.5V直流电压大多采用传统干电池提供,如蓝牙鼠标、键盘及遥控器等电子设备现在还没有为其提供锂电池1.5V直流电压输出的电路***,再或者在电路设计中没充放电保护电路,具有不环保、不能重复利用且能量密度低及不可回收的缺点。
发明内容
针对现有技术问题本发明提供了一种针对1.5V直流电压应用的环境,设计了该电路,既提供了重载高效、轻载高效的***应用,并通过USB接口对锂电池的充电,同时实现了电池充放电保护,解决了现今1.5V直流电压供应仅靠干电池来完成的弊端。
所述一种锂电池降压输出及充放电保护***,包括***的电感L、电池、电容及分压电阻网络,所述保护电路还包括了一个基准电压及基准电流产生电路、一个Buck型DC/DC、一个LDO、一个Charger、一个选通逻辑控制电路及分压电阻电路。
基准电压及基准电流产生电路分别与Buck型DC/DC、LDO、相连,为电路***提供所需要的参考电压及内部电流;Buck型DC/DC一端与电感L串联,再分别与基准电压及基准电流产生电路、LDO、Charger、选通逻辑控制电路、分压电阻电路、、电容、电池相连,Buck型DC/DC,使***保持重载高效的状态。
LDO与USB充电输入端、分压电阻电路、Charger、基准电压及基准电流产生电路、Buck型DC/DC、电容、电池相连,使***保持轻载高效的状态。
Charger与USB充电输入端、分压电阻电路、LDO、基准电压及基准电流产生电路、Buck型DC/DC、选通逻辑控制电路、电容、电池相连,具有充电电流可调的功能,同时实现电池的充放电保护。
选通逻辑控制电路与Charger和Buck型DC/DC相连,实现电路Buck模式与LDO模式的切换,而且选通逻辑控制电路还可以判断USB***的进入,使电路***自动进入充电模式。
分压电阻电路与USB充电输入端、电感L、Buck型DC/DC、LDO、Charger相连,起到分压的作用,使电路两端电压减小。
本发明可以将锂电池的工作电压转化为1.5V电压输出,可以实现1.5V直流电压场合的应用,并且选通逻辑控制电路通过负载大小进行判断,实现Buck与LDO的切换。
工作时,***先启动基准电压及基准电流产生***,提供芯片需要的参考电压及内部电流,然后由选通逻辑控制电路做出判断,当Vin电压大于Vout电压时,并且Vin的电压在锂电池的电压范围内,即不存在过冲及过放的电压状态,则判断为放电模式,同时判断输出负载电流大小,当大于预定的电流阈值时,由选通逻辑控制电路做出选择,当处于Buck型DC/DC工作状态时,使***保持重载高效的状态,当输出负载电流小于预定的电流阈值时,处于LDO工作状态,使***保持轻载高效的状态。
电路在输出负载低于3mA的情况下进入LDO模式,LDO电路由误差放大器、LDO的输出功率管、输出限流保护电路及补偿网络构成。首先,LDO的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压送入误差放大器,误差放大器的输出控制LDO的输出功率管的导通,使输出电压保证1.5V的输出。通过补偿网络保证***的稳定,并加入了输出限流保护电路,当LDO处于短路状态时,自动调整输出功率管的导通程度,保证***限流在100mA。
当LDO负载大于30mA时,***进入Buck工作模式。Buck工作时,首先,软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,能有效的防止浪涌电流,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,软启动先代替基准电压和反馈电压VFB比较,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压送入误差放大器,误差放大器处理之后将结果与电感电流的采样和斜坡补偿信号一同送入PWM比较器,PWM比较器的结果送入逻辑控制电路,经过输出级的驱动电路对Buck的Power管进行控制,通过***的电感、电容及分压电阻网络得到1.5V输出电压。并且电路中的零电流检测电路,通过对LX节点电压进行检测,判断Buck处于CCM模式还是DCM模式,通过逻辑控制对开关管的开启与关断,防止电感电流的反流;电路中还具有峰值电流保护与短路保护功能,防止流过电路的电流过大而造成的对内部器件的损坏。
本发明还提供了一种BuckDC/DC电路包括一个误差放大器、一个PWM比较器、一个振荡器、一个电流采样电路、一个斜坡补偿电路、一个控制逻辑电路、一个PWM/PFM模式切换电路、一个输出级驱动电路、Buck的功率输出管、零电流检测电路及峰值电流限制及短路保护电路。所述BuckDC/DC的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压被送入误差放大器,误差放大器处理之后将结果与电感电流的采样和斜坡补偿信号一同送入PWM比较器,PWM比较器的结果送入逻辑控制电路,经过输出级的驱动电路对Buck的Power管进行控制,通过***的电感、电容及分压电阻网络得到输出电压,并且电路中的零电流检测电路,通过对LX节点电压进行检测,判断Buck处于CCM模式还是DCM模式,通过逻辑控制对开关管的开启与关断;电路中还设置有峰值电流保护与短路保护功能,防止流过电路的电流过大而造成的对内部器件的损坏。
本发明还提供了一种LDO电路,包括误差放大器、LDO的输出功率管、输出限流保护电路及补偿网络。电路***进入LDO模式时,LDO的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压送入误差放大器,误差放大器的输出控制LDO的输出功率管的导通,使输出电压保证为设定电压的输出,通过补偿网络保证***的稳定,并加入了输出限流保护电路,当LDO处于短路状态时,自动调整输出功率管的导通程度,保证***限流在设定电流以内。
本发明还提供了一种Charger电路,包括一个预充电控制电路、一个恒流模式控制电路、一个恒压模式控制电路、一个再充电模式控制电路、Charger控制逻辑电路、Charger环路控制电路及补偿电路、睡眠模式检测电路、过温保护电路、电池反接保护电路、设置充电电流的电阻及Charger的Power管。所述Charger电路通过预充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式、再充电模式对电池充电,同时具有充电电流可调的功能。
Charger电路具体调节方式如下,Charger自动判断电池电压,当电池电压低于2.8V时进入预充电模式,以充电电流设定值1/10对电池进行充电,当电池电压大于2.8V时,计入恒流充电模式,即CC模式,以充电电流设定值对电池充电,电池的电压随时间线性增长,直到电池电压达到预先设定的上限4.2V时,进入恒压充电模式,即CV模式,电流逐渐衰减至充电电流设定值1/10,充电结束。充电结束后,如果电池还处于连接状态,Charger电路会自动检测电池的电压,当电池电压再次低于4.0V时,Charger电路将启动再充电模式,直到电池充满。
附图说明
图1是锂电池转化为1.5V直流电压电压输出及通过USB接口对锂电池充电的集成***的设计应用图;
图2是***中Buck型DC/DC的***结构图;
图3是***中LDO的***结构图;
图4是***中Charger的***结构图。
具体实施例
下面结合附图,对本发明的一种锂电池降压输出及充放电保护电路作详细的说明。
所述一种锂电池降压输出及充放电保护***,包括***的电感L、电池、电容及分压电阻网络,一个基准电压及基准电流产生电路、一个Buck型DC/DC、一个LDO、一个Charger、一个选通逻辑控制电路及分压电阻电路;基准电压及基准电流产生电路分别与Buck型DC/DC、LDO、相连,为电路***提供所需要的参考电压及内部电流;Buck型DC/DC一端与电感L串联,再分别与基准电压及基准电流产生电路、LDO、Charger、选通逻辑控制电路、分压电阻电路、、电容、电池相连,Buck型DC/DC,使***保持重载高效的状态;LDO与USB充电输入端、分压电阻电路、Charger、基准电压及基准电流产生电路、Buck型DC/DC、电容、电池相连,使***保持轻载高效的状态;Charger与USB充电输入端、分压电阻电路、LDO、基准电压及基准电流产生电路、Buck型DC/DC、选通逻辑控制电路、电容、电池相连,具有充电电流可调的功能,同时实现电池的充放电保护;选通逻辑控制电路与Charger和Buck型DC/DC相连,实现电路Buck模式与LDO模式的切换,而且选通逻辑控制电路还可以判断USB***的进入,使电路***自动进入充电模式;分压电阻电路与USB充电输入端、电感L、Buck型DC/DC、LDO、Charger相连,起到分压的作用,使电路两端电压减小。
***进入工作模式时,***先启动基准电压及基准电流产生电路,提供芯片需要的参考电压及内部电流,然后由选通逻辑控制电路做出判断,当Vin电压大于Vout电压时,并且Vin的电压在锂电池的电压范围内,即不存在过冲及过放的电压状态,则判断为放电模式,同时判断输出负载电流大小,当电路在输出负载为2.9mA的情况下进入LDO模式,LDO电路由误差放大器、LDO的输出功率管、输出限流保护电路及补偿网络构成。首先,LDO的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压送入误差放大器,误差放大器的输出控制LDO的输出功率管的导通,使输出电压保证1.5V的输出。通过补偿网络保证***的稳定,并加入了输出限流保护电路,当LDO处于短路状态时,自动调整输出功率管的导通程度,保证***限流在100mA。
当Vin电压大于Vout电压时,并且Vin的电压在锂电池的电压范围内,即不存在过冲及过放的电压状态,则判断为放电模式,同时判断输出负载电流大小,当电路在输出负载为2mA的情况下进入LDO模式,LDO电路由误差放大器、LDO的输出功率管、输出限流保护电路及补偿网络构成。首先,LDO的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压送入误差放大器,误差放大器的输出控制LDO的输出功率管的导通,使输出电压保证1.5V的输出。通过补偿网络保证***的稳定,并加入了输出限流保护电路,当LDO处于短路状态时,自动调整输出功率管的导通程度,保证***限流在100mA。
当Vin电压大于Vout电压时,并且Vin的电压在锂电池的电压范围内,即不存在过冲及过放的电压状态,则判断为放电模式,同时判断输出负载电流大小,当电路在输出负载低于0.5mA的情况下进入LDO模式,LDO电路由误差放大器、LDO的输出功率管、输出限流保护电路及补偿网络构成。首先,LDO的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压送入误差放大器,误差放大器的输出控制LDO的输出功率管的导通,使输出电压保证1.5V的输出。通过补偿网络保证***的稳定,并加入了输出限流保护电路,当LDO处于短路状态时,自动调整输出功率管的导通程度,保证***限流在100mA。
当LDO负载大于30mA时,***进入Buck工作模式。Buck工作时,首先,软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,能有效的防止浪涌电流,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,软启动先代替基准电压和反馈电压VFB比较,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压送入误差放大器,误差放大器处理之后将结果与电感电流的采样和斜坡补偿信号一同送入PWM比较器,PWM比较器的结果送入逻辑控制电路,经过输出级的驱动电路对Buck的Power管进行控制,通过***的电感、电容及分压电阻网络得到1.5V输出电压。并且电路中的零电流检测电路,通过对LX节点电压进行检测,判断Buck处于CCM模式还是DCM模式,通过逻辑控制对开关管的开启与关断,防止电感电流的反流;电路中还具有峰值电流保护与短路保护功能,防止流过电路的电流过大而造成的对内部器件的损坏。
当Vin电压小于Vout电压时,同时满足Vout电压在USB接口的电压范围、Vin的电压在锂电池的电压范围内,电路进入Charger工作模式。所述Charger电路包括一个预充电控制电路、一个恒流模式控制电路、一个恒压模式控制电路、一个再充电模式控制电路、Charger控制逻辑电路、Charger环路控制电路及补偿电路、睡眠模式检测电路、过温保护电路、电池反接保护电路、设置充电电流的电阻及Charger的Power管。电路具有电池正负极反接保护,采用恒定电流/恒定电压线性控制,采用了内部PMOSFET架构,加上防倒充电路,所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节,以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制,当电池电压低于2.8V时所述Charger电路进入预充电模式,以充电电流设定值1/10对电池进行充电。
当Vin电压小于Vout电压时,同时满足Vout电压在USB接口的电压范围、Vin的电压在锂电池的电压范围内,电路进入Charger工作模式。所述Charger电路包括一个预充电控制电路、一个恒流模式控制电路、一个恒压模式控制电路、一个再充电模式控制电路、Charger控制逻辑电路、Charger环路控制电路及补偿电路、睡眠模式检测电路、过温保护电路、电池反接保护电路、设置充电电流的电阻及Charger的Power管。电路具有电池正负极反接保护,采用恒定电流/恒定电压线性控制,采用了内部PMOSFET架构,加上防倒充电路,所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节,以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制,当电池电压大于2.8V时,计入恒流充电模式,即CC模式,以充电电流设定值对电池充电,电池的电压随时间线性增长,直到电池电压达到预先设定的上限4.2V。
当Vin电压小于Vout电压时,同时满足Vout电压在USB接口的电压范围、Vin的电压在锂电池的电压范围内,电路进入Charger工作模式。所述Charger电路包括一个预充电控制电路、一个恒流模式控制电路、一个恒压模式控制电路、一个再充电模式控制电路、Charger控制逻辑电路、Charger环路控制电路及补偿电路、睡眠模式检测电路、过温保护电路、电池反接保护电路、设置充电电流的电阻及Charger的Power管。电路具有电池正负极反接保护,采用恒定电流/恒定电压线性控制,采用了内部PMOSFET架构,加上防倒充电路,所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节,以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制,当电池电压达到4.2V时Charger电路进入恒压充电模式。
当Vin电压小于Vout电压时,同时满足Vout电压在USB接口的电压范围、Vin的电压在锂电池的电压范围内,电路进入Charger工作模式。所述Charger电路包括一个预充电控制电路、一个恒流模式控制电路、一个恒压模式控制电路、一个再充电模式控制电路、Charger控制逻辑电路、Charger环路控制电路及补偿电路、睡眠模式检测电路、过温保护电路、电池反接保护电路、设置充电电流的电阻及Charger的Power管。电路具有电池正负极反接保护,采用恒定电流/恒定电压线性控制,采用了内部PMOSFET架构,加上防倒充电路,所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节,以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制,当电路中电流逐渐衰减至充电电流设定值1/10***将自动终止充电。
充电结束后,如果电池还处于连接状态,Charger电路会自动检测电池的电压,当电池电压再次低于4.0V时,Charger电路将启动再充电模式,直到电池充满。
当Vin电压小于Vout电压时,同时满足Vout电压在USB接口的电压范围、Vin的电压在锂电池的电压范围内,电路进入Charger工作模式。所述Charger电路包括一个预充电控制电路、一个恒流模式控制电路、一个恒压模式控制电路、一个再充电模式控制电路、Charger控制逻辑电路、Charger环路控制电路及补偿电路、睡眠模式检测电路、过温保护电路、电池反接保护电路、设置充电电流的电阻及Charger的Power管。电路具有电池正负极反接保护,采用恒定电流/恒定电压线性控制,采用了内部PMOSFET架构,加上防倒充电路,所以不需要外部检测电阻器和隔离二极管。热反馈可对充电电流进行自动调节,以便在大功率操作或高环境温度条件下对芯片温度加以限制,当输入电压(交流适配器或USB电源)被拿掉时,***自动进入一个低电流状态,电池漏电流在5uA以下。同时***包括充电电流监控器、欠压闭锁、自动再充电功能。
另外,本发明还提供了一种BuckDC/DC电路包括一个误差放大器、一个PWM比较器、一个振荡器、一个电流采样电路、一个斜坡补偿电路、一个控制逻辑电路、一个PWM/PFM模式切换电路、一个输出级驱动电路、Buck的功率输出管、零电流检测电路及峰值电流限制及短路保护电路。所述BuckDC/DC的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压被送入误差放大器,误差放大器处理之后将结果与电感电流的采样和斜坡补偿信号一同送入PWM比较器,PWM比较器的结果送入逻辑控制电路,经过输出级的驱动电路对Buck的Power管进行控制,通过***的电感、电容及分压电阻网络得到输出电压,并且电路中的零电流检测电路,通过对LX节点电压进行检测,判断Buck处于CCM模式还是DCM模式,通过逻辑控制对开关管的开启与关断;电路中还设置有峰值电流保护与短路保护功能,防止流过电路的电流过大而造成的对内部器件的损坏。
本发明还提供了一种LDO电路,包括误差放大器、LDO的输出功率管、输出限流保护电路及补偿网络。电路***进入LDO模式时,LDO的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压送入误差放大器,误差放大器的输出控制LDO的输出功率管的导通,使输出电压保证为设定电压的输出,通过补偿网络保证***的稳定,并加入了输出限流保护电路,当LDO处于短路状态时,自动调整输出功率管的导通程度,保证***限流在设定电流以内。
本发明还提供了一种Charger电路,包括一个预充电控制电路、一个恒流模式控制电路、一个恒压模式控制电路、一个再充电模式控制电路、Charger控制逻辑电路、Charger环路控制电路及补偿电路、睡眠模式检测电路、过温保护电路、电池反接保护电路、设置充电电流的电阻及Charger的Power管。所述Charger电路通过预充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式、再充电模式对电池充电,同时具有充电电流可调的功能。
本发明还提供了一种Charger电路工作方法,第一步,当电池电压低于2.8V时进入预充电模式,以充电电流设定值1/10对电池进行充电;第二步,当电池电压大于2.8V时,计入恒流充电模式,即CC模式,以充电电流设定值对电池充电;第三步,当电池的电压随时间线性增长,直到电池电压达到预先设定的上限4.2V时,进入恒压充电模式;第四步,当电路中电流逐渐衰减至充电电流设定值1/10***将自动终止充电;第五步,充电结束后,如果电池还处于连接状态,Charger电路会自动检测电池的电压,当电池电压再次低于4.0V时,Charger电路将启动再充电模式,直到电池充满。

Claims (10)

1.一种锂电池降压输出及充放电保护***,包括***的电感L、电池、电容及分压电阻网络,其特征在于:所述锂电池降压输出及充放电保护***还包括了一个基准电压及基准电流产生电路、一个Buck型DC/DC、一个LDO、一个Charger、一个选通逻辑控制电路及分压电阻电路;基准电压及基准电流产生电路通过Buck型DC/DC、LDO一端与锂电池和电容C1相连,另一端与电感L串联,再与USB充电输入端相连,为电路***提供所需要的参考电压及内部电流;Buck型DC/DC一端通过分压电阻电路与LDO相连、另一端的一个接口与Charger、选通逻辑控制电路相连,另一个接口与电容、锂电池相连,使***保持重载高效的状态;LDO一端与Buck型DC/DC的电池电容连接端连接,另一端一个连接口经分压电阻电路与USB充电输入端连接、另一连接口经过Charger与选通逻辑控制电路相连,使***保持轻载高效的状态;Charger一端与经过分压电阻电路与USB充电输入端连接、另一端与LDO、基准电压及基准电流产生电路、Buck型DC/DC、选通逻辑控制电路、电容C1、锂电池相连,具有充电电流可调的功能,同时实现电池的充放电保护;选通逻辑控制电路通过Buck型DC/DC与电容C1、锂电池相连,再通过Charger与LDO及USB充电输入端连接,实现电路Buck模式与LDO模式的切换;分压电阻电路与USB充电输入端、Buck型DC/DC、LDO、Charger相连,起到分压的作用,使电路两端电压减小。
2.根据权利要求1所述的锂电池降压输出及充放电保护***,其特征在于:BuckDC/DC包括一个误差放大器、一个PWM比较器、一个振荡器、一个电流采样电路、一个斜坡补偿电路、一个控制逻辑电路、一个PWM/PFM模式切换电路、一个输出级驱动电路、Buck的功率输出管、零电流检测电路及峰值电流限制及短路保护电路。
3.根据权利要求2所述的锂电池降压输出及充放电保护***,其特征在于:所述BuckDC/DC的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压被送入误差放大器,误差放大器处理之后将结果与电感电流的采样和斜坡补偿信号一同送入PWM比较器,PWM比较器的结果送入逻辑控制电路,经过输出级的驱动电路对Buck的Power管进行控制,通过***的电感、电容及分压电阻网络得到输出电压,并且电路中的零电流检测电路,通过对LX节点电压进行检测,判断Buck处于CCM模式还是DCM模式,通过逻辑控制对开关管的开启与关断。
4.根据权利要求3所述的锂电池降压输出及充放电保护***,其特征在于:当LDO负载大于30mA时,***进入Buck工作模式。
5.根据权利要求1所述的锂电池降压输出及充放电保护***,其特征在于:所述LDO电路包括误差放大器、LDO的输出功率管、输出限流保护电路及补偿网络。
6.根据权利要求5所述的锂电池降压输出及充放电保护***,其特征在于:电路***进入LDO模式时,LDO的软启动电路通过恒定的电流源对芯片内部电容充电,产生一个稳定缓慢上升的阶梯斜坡,当软启动电压升到基准电压以后,软启动的斜坡电压退出工作,VBG电压与VFB电压送入误差放大器,误差放大器的输出控制LDO的输出功率管的导通,使输出电压保证为设定电压的输出,通过补偿网络保证***的稳定,并加入了输出限流保护电路,当LDO处于短路状态时,自动调整输出功率管的导通程度,保证***限流在设定电流以内。
7.根据权利要求5所述的锂电池降压输出及充放电保护***,其特征在于:电路在输出负载低于3mA的情况下进入LDO模式。
8.根据权利要求1所述的锂电池降压输出及充放电保护***,其特征在于:所述Charger电路包括一个预充电控制电路、一个恒流模式控制电路、一个恒压模式控制电路、一个再充电模式控制电路、Charger控制逻辑电路、Charger环路控制电路及补偿电路、睡眠模式检测电路、过温保护电路、电池反接保护电路、设置充电电流的电阻及Charger的Power管。
9.根据权利要求6所述的锂电池降压输出及充放电保护***,其特征在于:所述Charger电路通过预充电模式、恒流充电模式、恒压充电模式、再充电模式对电池充电,同时具有充电电流可调的功能。
10.根据权利要求1至9中任一所述的电池降压输出及充放电保护***,其特征在于:所述一种锂电池降压输出及充放电保护***其输出电压为1.5V。
CN201610274004.8A 2016-04-28 2016-04-28 一种锂电池降压输出及充放电保护*** Active CN105762892B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610274004.8A CN105762892B (zh) 2016-04-28 2016-04-28 一种锂电池降压输出及充放电保护***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610274004.8A CN105762892B (zh) 2016-04-28 2016-04-28 一种锂电池降压输出及充放电保护***

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105762892A true CN105762892A (zh) 2016-07-13
CN105762892B CN105762892B (zh) 2018-05-22

Family

ID=56326221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610274004.8A Active CN105762892B (zh) 2016-04-28 2016-04-28 一种锂电池降压输出及充放电保护***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105762892B (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107346912A (zh) * 2017-09-02 2017-11-14 深圳三浦微电子股份有限公司 一种充放电管理集成ic
CN107634553A (zh) * 2016-07-18 2018-01-26 深圳市英威腾电动汽车充电技术有限公司 非隔离双向dc-dc变换器预充电电路及其方法
CN107769190A (zh) * 2017-11-21 2018-03-06 合肥同智机电控制技术有限公司 小型高压预充电装置
CN107947565A (zh) * 2017-11-08 2018-04-20 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种基于psm模式的cuk转换器的控制电路
CN108107856A (zh) * 2017-12-17 2018-06-01 长沙修恒信息科技有限公司 一种基于物联网的现场监测及安防控制方法
CN108874009A (zh) * 2018-07-25 2018-11-23 郑州云海信息技术有限公司 一种动态调配负载的方法、控制器和***
CN110164110A (zh) * 2019-04-23 2019-08-23 天津航天中为数据***科技有限公司 一种用于植保无人机at9s遥控器的数据处理方法
CN111313689A (zh) * 2019-12-02 2020-06-19 重庆大学 一种具有高轻载效率的dc/dc变换器***架构
CN111540967A (zh) * 2020-07-09 2020-08-14 苏州赛芯电子科技有限公司 一种锂电池转干电池的转换电路及装置
CN111540968A (zh) * 2020-07-09 2020-08-14 苏州赛芯电子科技有限公司 一种锂电池转干电池的转换电路及装置
CN111628541A (zh) * 2020-05-13 2020-09-04 中国长城科技集团股份有限公司 电子设备的关机供电电路及电子设备
CN112510786A (zh) * 2020-12-08 2021-03-16 无锡猎金半导体有限公司 一种低功耗锂电池转u型电池的电源管理***线路
CN112636416A (zh) * 2020-12-11 2021-04-09 无锡猎金半导体有限公司 一种可同口充放电的低功耗锂电池转u型电池的电源管理***线路
CN113346596A (zh) * 2021-07-21 2021-09-03 上海空间电源研究所 一种空间锂电池组充放电互锁控制电路及控制方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI335704B (zh) * 2005-09-21 2011-01-01 Richtek Technology Corp
JP2011259653A (ja) * 2010-06-11 2011-12-22 Fujitsu Ltd パワーマネージメント回路およびそれを内蔵する高周波回路ic
CN204244074U (zh) * 2014-09-22 2015-04-01 上海翱翼汽车电子有限公司 Dc-dc转换器
CN104753344A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 展讯通信(上海)有限公司 一种减小buck静态电流的技术
CN204465060U (zh) * 2015-03-02 2015-07-08 沃太能源南通有限公司 一种新型的电池管理体统供电电路装置
CN205725016U (zh) * 2016-04-28 2016-11-23 西安航天民芯科技有限公司 一种锂电池降压输出及充放电保护***

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI335704B (zh) * 2005-09-21 2011-01-01 Richtek Technology Corp
JP2011259653A (ja) * 2010-06-11 2011-12-22 Fujitsu Ltd パワーマネージメント回路およびそれを内蔵する高周波回路ic
CN104753344A (zh) * 2013-12-27 2015-07-01 展讯通信(上海)有限公司 一种减小buck静态电流的技术
CN204244074U (zh) * 2014-09-22 2015-04-01 上海翱翼汽车电子有限公司 Dc-dc转换器
CN204465060U (zh) * 2015-03-02 2015-07-08 沃太能源南通有限公司 一种新型的电池管理体统供电电路装置
CN205725016U (zh) * 2016-04-28 2016-11-23 西安航天民芯科技有限公司 一种锂电池降压输出及充放电保护***

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107634553A (zh) * 2016-07-18 2018-01-26 深圳市英威腾电动汽车充电技术有限公司 非隔离双向dc-dc变换器预充电电路及其方法
CN107634553B (zh) * 2016-07-18 2023-07-25 深圳市英威腾电动汽车驱动技术有限公司 非隔离双向dc-dc变换器预充电电路及其方法
CN107346912A (zh) * 2017-09-02 2017-11-14 深圳三浦微电子股份有限公司 一种充放电管理集成ic
CN107346912B (zh) * 2017-09-02 2023-06-23 深圳三浦微电子股份有限公司 一种充放电管理集成ic
CN107947565A (zh) * 2017-11-08 2018-04-20 中国电子科技集团公司第五十五研究所 一种基于psm模式的cuk转换器的控制电路
CN107769190A (zh) * 2017-11-21 2018-03-06 合肥同智机电控制技术有限公司 小型高压预充电装置
CN108107856A (zh) * 2017-12-17 2018-06-01 长沙修恒信息科技有限公司 一种基于物联网的现场监测及安防控制方法
CN108107856B (zh) * 2017-12-17 2020-12-29 深圳市众工装饰消防工程有限公司 一种基于物联网的现场监测及安防控制方法
CN108874009A (zh) * 2018-07-25 2018-11-23 郑州云海信息技术有限公司 一种动态调配负载的方法、控制器和***
CN110164110A (zh) * 2019-04-23 2019-08-23 天津航天中为数据***科技有限公司 一种用于植保无人机at9s遥控器的数据处理方法
CN111313689A (zh) * 2019-12-02 2020-06-19 重庆大学 一种具有高轻载效率的dc/dc变换器***架构
CN111628541B (zh) * 2020-05-13 2022-09-23 中国长城科技集团股份有限公司 电子设备的关机供电电路及电子设备
CN111628541A (zh) * 2020-05-13 2020-09-04 中国长城科技集团股份有限公司 电子设备的关机供电电路及电子设备
CN111540967A (zh) * 2020-07-09 2020-08-14 苏州赛芯电子科技有限公司 一种锂电池转干电池的转换电路及装置
CN111540968A (zh) * 2020-07-09 2020-08-14 苏州赛芯电子科技有限公司 一种锂电池转干电池的转换电路及装置
CN112510786A (zh) * 2020-12-08 2021-03-16 无锡猎金半导体有限公司 一种低功耗锂电池转u型电池的电源管理***线路
CN112636416A (zh) * 2020-12-11 2021-04-09 无锡猎金半导体有限公司 一种可同口充放电的低功耗锂电池转u型电池的电源管理***线路
CN113346596A (zh) * 2021-07-21 2021-09-03 上海空间电源研究所 一种空间锂电池组充放电互锁控制电路及控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105762892B (zh) 2018-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105762892A (zh) 一种锂电池降压输出及充放电保护***
CN205725016U (zh) 一种锂电池降压输出及充放电保护***
Muniandi et al. A 97% maximum efficiency fully automated control turbo boost topology for battery chargers
US6118254A (en) Battery charge control architecture for constant voltage maximum power operation
CN109787318B (zh) 一种放电电路和电子设备
US6895516B2 (en) Switching between source power supply and battery of a system based upon connection status of source power supply and battery and a system parameter indicative of the status of the system
US9136724B2 (en) Method for limiting battery discharging current in battery charger and discharger circuit
CN101355258B (zh) 充电***以及充电方法
CN100426622C (zh) 电流模式充电器控制器、便携式电气装置及其控制方法
KR100723989B1 (ko) 다양한 형태의 월어댑터로부터 직류 충전되는리튬-이온/리튬-폴리머 배터리 충전기
US9825478B2 (en) Method for supplying power to a load within a portable electronic device
CN105915036A (zh) 用于确定适配器电流限值的***和方法
GB2479812A (en) PSU whereby load current is jointly provided by a rechargeable battery and an adapter in a boost power mode.
US8410764B2 (en) Automatic current limit adjustment for linear and switching regulators
CN104767270A (zh) 一种具有负载检测功能的移动充电电源
WO2016015458A1 (zh) 一种充电控制方法、装置及一种pos终端
US20140354050A1 (en) Power bank and control method for supplying power
US20220255435A1 (en) Bidirectional switching converter and operating method thereof
Yang et al. Hysteresis-current-controlled buck converter suitable for Li-ion battery charger
US9906053B2 (en) Energy storage device and control method thereof
CN102025174B (zh) 一种根据电池电压自动调整输出的新型充电器
TW201735485A (zh) 充電裝置及其控制方法
EP2852021B1 (en) Charging circuit and control method therefor
CN206820654U (zh) 一种升压控制电路
CN111614143B (zh) 一种单口可调的充放电路

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Step-down output and charging and discharging protection system for lithium battery

Effective date of registration: 20181026

Granted publication date: 20180522

Pledgee: Xi'an investment and financing Company limited by guarantee

Pledgor: Xi'an Aerosemi Technology Company

Registration number: 2018610000176

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right
PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right

Date of cancellation: 20200116

Granted publication date: 20180522

Pledgee: Xi'an investment and financing Company limited by guarantee

Pledgor: Xi'an Aerosemi Technology Company

Registration number: 2018610000176

PC01 Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right
PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right

Denomination of invention: Step-down output and charging and discharging protection system for lithium battery

Effective date of registration: 20200120

Granted publication date: 20180522

Pledgee: Xi'an investment and financing Company limited by guarantee

Pledgor: Xi'an Aerosemi Technology Company

Registration number: Y2020610000017

PE01 Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right