用在电荷泵充电模式下的电池电压和电流调节装置制造方法及图纸

提供了一种用在电荷泵充电模式下的电池电压和电流调节装置。实现电荷泵充电模式的充电架构包括第一功率开关管，当第一功率开关管处于导通状态时，电源适配器能够经由第一功率开关管对电池充电。电池电压调节装置包括放电控制开关管和放电电流源并且被配置为：基于表征电池充电电压的电池电压检测信号和电池恒压控制阈值，生成电池恒压控制电流；基于电池电压检测信号和电池过压预警阈值，生成电池过压预警信号；以及基于电池过压预警信号，生成用于控制放电控制开关管从关断状态变为导通状态的放电使能信号，其中：当放电控制开关管处于导通状态时，电池恒压控制电流和来自放电电流源的放电电流被用来调节第一功率开关管的栅极电压。的栅极电压。的栅极电压。

【技术实现步骤摘要】
用在电荷泵充电模式下的电池电压和电流调节装置


[0001]本专利技术涉及电路领域，更具体地涉及用在电荷泵充电模式下的电池电压和电流调节装置。

技术介绍

[0002]随着诸如智能手机、平板电脑之类的移动设备的性能不断增强(例如，处理速度更快、显示屏幕更大等)，为这些移动设备供电的电池容量不断增大。但是，电池容量增大不能以延长充电时间为代价，因为消费者不愿意在电池充电上等待太长时间。所以，能够满足大功率移动设备对于低发热、快速充电需求的电荷泵充电架构应运而生。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术实施例的用在电荷泵充电模式下的电池电压调节装置，其中，实现电荷泵充电模式的充电架构包括第一功率开关管，当第一功率开关管处于导通状态时，电源适配器能够经由第一功率开关管对电池充电，电池电压调节装置包括放电控制开关管和放电电流源并且被配置为：基于表征电池充电电压的电池电压检测信号和电池恒压控制阈值，生成电池恒压控制电流；基于电池电压检测信号和电池过压预警阈值，生成电池过压预警信号；以及基于电池过压预警信号，生成用于控制放电控制开关管从关断状态变为导通状态的放电使能信号，其中：当放电控制开关管处于导通状态时，电池恒压控制电流和来自放电电流源的放电电流被用来调节第一功率开关管的栅极电压，当放电控制开关管处于关断状态时，电池恒压控制电流被用来调节第一功率开关管的栅极电压，而来自放电电流源的放电电流不被用来调节第一功率开关管的栅极电压。
[0004]根据本专利技术实施例的用在电荷泵充电模式下的电池电流调节装置，其中，实现电荷泵充电模式的充电架构包括第一功率开关管，当第一功率开关管处于导通状态时，电源适配器能够经由第一功率开关管对电池充电，电池电流调节装置包括放电控制开关管和放电电流源并且被配置为：基于表征电池充电电流的电池电流检测信号和电池恒流控制阈值，生成电池恒流控制电流；基于电池电流检测信号和电池过流预警阈值，生成电池过流预警信号；以及基于电池过流预警信号，生成用于控制放电控制开关管从关断状态变为导通状态的放电使能信号，其中：当放电控制开关管处于导通状态时，电池恒流控制电流和来自放电电流源的放电电流被用来调节第一功率开关管的栅极电压，当放电控制开关管处于关断状态时，电池恒流控制电流被用来调节第一功率开关管的栅极电压，而来自放电电流源的放电电流不被用来调节第一功率开关管的栅极电压。
[0005]根据本专利技术实施例的电荷泵充电架构，包括上述电荷泵芯片中的一者或两者。
附图说明
[0006]从下面结合附图对本专利技术的具体实施方式的描述中可以更好地理解本专利技术，其中：
[0007]图1示出了根据本专利技术实施例的电荷泵充电架构的示例框图。
[0008]图2示出了用在图1所示的电荷泵芯片中的开关管控制单元的框图。
[0009]图3示出了图2所示的调节模式单元的框图。
[0010]图4示出了与图3所示的恒压控制环路有关的多个信号的波形图。
[0011]图5示出了与图3所示的恒流控制环路有关的多个信号的波形图。
[0012]图6示出了图3所示的恒压或恒流控制环路中的跨导放大器的示例电路实现。
具体实施方式
[0013]下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本专利技术的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术的更好的理解。本专利技术决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本专利技术造成不必要的模糊。
[0014]图1示出了根据本专利技术实施例的电荷泵充电架构100的示例框图。如图1所示，电荷泵充电架构100包括电荷泵芯片102和功率开关管M1，电荷泵芯片102包括功率开关管M2，其中：当功率开关管M1和M2处于关断状态时，电源适配器与电池之间不存在电连接因此不能对电池充电(即，此时电源适配器不能经由功率开关管M1对电池充电)；当功率开关管M1和M2处于导通状态时，电源适配器与电池之间存在电连接因此能够对电池充电(即，此时电源适配器能够经由功率开关管M1对电池充电)，此时可以通过调节功率开关管M1的栅极电压来调节电池充电电压VBAT或电池充电电流IBAT。这里，功率开关管M1和M2可以由例如，N型金属氧化物半导体场效应晶体管(N
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MOSFET)实现。
[0015]如图1所示，电荷泵芯片102除了包括功率开关管M2以外还包括直充模式单元1022、电池检测单元1024、以及模
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数转换单元1026，其中：直充模式单元1022被配置为实现电池的大电流直充；电池检测单元1024被配置为基于电池充电电压VBAT和电池充电电流IBAT生成电池电压检测信号VBAT_SNS和电池电流检测信号IBAT_SNS，并将电池电压检测信号VBAT_SNS和电池电流检测信号IBAT_SNS提供给模
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数转换单元1026；模
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数转换单元1026被配置为基于电池电压检测信号VBAT_SNS和电池电流检测信号IBAT_SNS生成电池电压指示信号Vsns<11:0>和电池电流指示信号Isns<11:0>，并将电池电压指示信号Vsns<11:0>和电池电流指示信号Isns<11:0>提供给微控制单元，以使微控制单元根据电池充电电压VBAT和电池充电电流IBAT的变化适当调节电源适配器提供的充电电压VBUS和充电电流IBUS，以此来实现电池的高效充电。
[0016]在电荷泵充电架构100工作在充电模式的情况下，当电源适配器发生异常使得电荷泵充电架构100的输入电压VAC瞬时增大时，有可能引起电池充电电压VBAT或电池充电电流IBAT的瞬时增大，从而误触发电池的过压保护(Over Voltage Protection，OVP)或过流保护(Over Current Protection，OVP)。当电池的OCP或OVP被触发时，电荷泵充电架构100退出充电模式，从而引起充电断流和重启。对于应用电荷泵充电架构100的各种移动设备，这种现象是不希望发生的。
[0017]因此，提出了一种用在电荷泵芯片102中的电池电压/电流调节装置，能够抑制由于电池充电电压VBAT或电池充电电流IBAT的异常对电荷泵充电架构100的影响。
[0018]图2示出了用在图1所示的电荷泵芯片102中的电池电压/电流调节装置200的框图。如图2所示，电池电压/电流调节装置200包括电荷泵1、电荷泵2、反馈电阻Rfb、电流采样电阻Rcs、以及调节模式单元1028，其中：电荷泵1被配置为基于电源适配器提供的充电电压VBUS在时钟信号CLK1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用在电荷泵充电模式下的电池电压调节装置，其中，实现所述电荷泵充电模式的充电架构包括第一功率开关管，当所述第一功率开关管处于导通状态时，电源适配器能够经由所述第一功率开关管对电池充电，所述电池电压调节装置包括放电控制开关管和放电电流源并且被配置为：基于表征电池充电电压的电池电压检测信号和电池恒压控制阈值，生成电池恒压控制电流；基于所述电池电压检测信号和电池过压预警阈值，生成电池过压预警信号；以及基于所述电池过压预警信号，生成用于控制所述放电控制开关管从关断状态变为导通状态的放电使能信号，其中：当所述放电控制开关管处于导通状态时，所述电池恒压控制电流和来自所述放电电流源的放电电流被用来调节所述第一功率开关管的栅极电压，当所述放电控制开关管处于关断状态时，所述电池恒压控制电流被用来调节所述第一功率开关管的栅极电压，而来自所述放电电流源的放电电流不被用来调节所述第一功率开关管的栅极电压。2.如权利要求1所述的电池电压调节装置，进一步被配置为：基于所述电池电压检测信号和电池过压保护阈值，生成电池过压指示信号；以及基于所述电池过压指示信号，生成用于控制所述放电控制开关管从导通状态变为关断状态的放电停止信号。3.如权利要求1所述的电池电压调节装置，进一步被配置为：基于所述电池电压检测信号和电池过压保护阈值，生成电池过压指示信号；以及基于所述电池过压指示信号，生成用于控制所述电源适配器停止对所述电池充电的充电停止信号。4.如权利要求1所述的电池电压调节装置，其中，利用比较器生成所述电池过压预警信号，并且在所述电池过压预警信号指示所述电池电压检测信号大于所述电池过压预警阈值时生成所述放电使能信号。5.如权利要求1所述的电池电压调节装置，其中，利用跨导放大器生成所述电池恒压控制电流。6.如权利要求2所述的电池电压调节装置，其中，利用比较器生成所述电池过压指示信号，并且在所述电池过压指示信号指示所述电池电压检测信号大于所述电池过压保护阈值时生成所述放电停止信号。7.如权利要求3所述的电池电压调节装置，其中，利用比较器生成所述电池过压指示信号，并且在所述电池过压指示信号指示所述电池电压检测信号大于所述电池过压保护阈值时生成所述充电停止信号。8.一种用在电荷泵充...

【专利技术属性】
技术研发人员：付朋飞，王伟华，姚超，罗强，
申请(专利权)人：昂宝电子上海有限公司，
类型：发明
国别省市：