一种开关充电电路和电源管理系统技术方案

本发明专利技术公开一种开关充电电路和电源管理系统，所述开关充电电路包括系统电源端、电池端、参考电源端、充电使能信号端、电池供电判断信号端和开关充电模块，所述开关充电模块包括开关充电控制逻辑模块、充电电压控制模块、充电电流控制模块、脉冲宽度控制模块和开关功率级。所述电源管理系统，包括第一电压比较模块、第二电压比较模块、逻辑控制模块、第一电压维持模块、第二电压维持模块、第一开关单元、第二开关单元、参考电源端、外部电源输入端、系统电源端、电池端和开关充电模块以及第一电压转换模块。本发明专利技术所公开的一种开关充电电路和电源管理系统实施简单，充电效率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电源管理
，特别是涉及一种开关充电电路和电源管理系统。
技术介绍
随着便携式电子产品的日益普及，电子设备的功能不断增强和逐渐丰富，使得电子产品功耗增加，需要便携式电子设备的电源管理技术不断进步与更新来适应产品功耗。目前的便携式电子设备通常采用锂电池供电，同时具有USB接口和交流适配器接口。因此需要根据不同的输入电源的情况和应用情况，在不同的输入电源中选择正确的供电来源给系统供电，同时又对锂电池进行充电管理。在实际应用中，各种不同输入电源的驱动能力差别很大。比如，同为5V的交流适配器，为了满足不同的成本要求，驱动能力可以从200mA到2A以上；而USB接口连接器的驱动能力也有IOOmA或500mA等多种规格，而最新的USB3.0规格要求是900mA。同时随着手机适配器接口国家标准的发布，越来越多的交流适配器也做成USB插头，因此应用情况更加复杂。现有的充电管理芯片或者电源管理芯片，一般采用管脚来设置限流的大小，需要主控芯片通过输入输出接口去实时检测外部电源接入的状况，并且分辨是适配器插入还是USB插入。如果是适配器输入就不需要设置限流，如果发现USB插入，通过主控芯片输出接口控制电源芯片管脚来改变限流设置，即依靠主控制芯片来判断外部接入电源的状况，再通过主控芯片的通用输入输出接口来设置限流的大小。这样的控制方式，电源芯片自身并不判断输入电源究竟有多大的驱动能力，而需要依靠主控芯片判断外部接入电源的状况，再通过主控芯片的通用输入输出接口来设置限流的大小，使得系统的软件和硬件都变得非常的复杂。因为需要主控芯片实时检测外部电源状况，这就需要主控芯片的修改软件、驱动程序。同时需要通过输出管脚控制外部电路改变限流的设置，这样就需要增加外部的硬件电路。因此需要软件硬件工程师协同配合，才能实现，而且需要大量时间验证整个系统工作的可靠性和正确性；同时主控芯片需要实时检测，会占用主控芯片CPU资源，降低效率。同时由于锂电池的容量不断变大，为了保证充电时间在可接受范围内，因此充电电流也随之不断增大。传统的线性充电器，由于效率很低，造成芯片发热严重，因此难以满足大容量锂电池充电的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种开关充电电路和电源管理系统，其解决了现有技术中的需要软件硬件结合而导致实施复杂的问题，以及采用线性充电方式导致芯片发热的问题。为实现本专利技术目的而提供的一种开关充电电路，包括系统电源端、电池端、参考电源端、充电使能信号端和电池供电判断信号端，还包括开关充电模块，所述开关充电模块包括开关充电控制逻辑模块、充电电压控制模块、充电电流控制模块、脉冲宽度控制模块和开关功率级；所述开关充电控制逻辑模块、所述充电电压控制模块、所述脉冲宽度控制模块均与所述充电使能信号端、所述电池供电判断信号端连接；所述充电电压控制模块还与所述电池端、参考电源端连接，输出充电电压误差信号至所述脉冲宽度调制模块；所述脉冲宽度调制模块输出脉冲宽度调制信号至所述开关充电控制逻辑模块，用于将所述充电电压误差信号转换为脉冲宽度调制信号；所述开关功率级还与所述电池端、所述系统电源端连接，包括高端功率开关管、低端功率开关管和功率电感，所述高端功率开关管和所述低端功率开关管的导通脉宽决定充电电流的大小；所述充电电流控制模块与所述充电使能信号端、所述电池供电判断信号端、所述参考电源端连接，接收所述开关功率级的功率电感反馈的电流信号，输出充电电流误差信号至所述脉冲宽度调制模块；所述开关充电控制逻辑模块还与所述开关功率级连接，用于根据所述脉冲宽度调制信号控制所述高端功率开关管和所述低端功率开关管的导通脉宽，进而调节充电电流。其中，所述充电电压控制模块包括第一差分放大器、第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的一端与所述电池端连接，所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端接地；所述第一电阻和所述第二电阻之间的连接点与所述第一差分放大器的正输入端连接；所述第一差分放大器的负输入端与所述参考电源端连接；所述第一差分放大器的输出端输出充电电压误差信号。其中，所述充电电流控制模块包括第二差分放大器；所述第二差分放大器的正输入端接入由所述开关功率级的功率电感反馈的电流信号，所述第二差分放大器的负输入端与所述参考电源连接，所述第二差分放大的输出端输出充电电流误差信号。其中，所述脉冲宽度调制模块包括第三差分放大器、第一比较器、叠加单元、第二电容、第三电容、第四电容、第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述叠加单元将所述充电电压误差信号、所述充电电流误差信号叠加；所述第三电阻的一端与所述叠加单元的输出端连接，所述第三电阻的另一端与所述第三差分放大器的负输入端连接，所述第三差分放大器的正输入端与所述参考电源端连接；所述第二电容的一端与所述叠加单元的输出端连接，所述第二电容的另一端与所述第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端与所述第三差分放大器的负输入端连接；所述第五电阻的一端与所述第三差分放大器的负输入端连接，所述第五电阻的另一端与所述第三电容的一端连接，所述第三电容的另一端与所述第三差分放大器的输出端连接；所述第四电容的一端与所述第三差分放大器的负输入端连接，另一端与所述第三差分放大器的输出端连接；所述第三差分放大器的输出端与所述第一比较器的负输入端连接，所述第一比较器的正输入端输入三角波；所述第一比较器的输出端输出脉冲宽度调制信号。其中，所述开关充电控制逻辑模块包括功率管控制逻辑单元、可控计时器和第二比较器或数模转换器；所述第二比较器或数模转换器与所述参考电源端连接、所述充电使能端和所述开关功率级的功率电感连接，输出电流数据信号或电流比较信号至所述可控计时器；所述可控计时器与所述充电使能信号端连接，同时接收时钟频率信号和电流数据信号或电流比较信号，输出充电超时信号至所述功率管控制逻辑单元；所述功率管逻辑控制单元接收充电使能信号、电池供电判断信号、所述脉冲宽度调制信号和所述充电超时信号，输出高端功率开关管控制信号至所述高端功率开关管，输出低端功率开关管控制信号至所述低端功率开关管。其中，所述功率管控制逻辑单元包括触发器、第一与门、第二与门、第三与门、第一或门、第二或门、第一反相器、第二反相器、第三反相器、第四反相器、第一驱动级、第二驱动级。所述电池供电判断信号经过第四反相器反相后与所述充电使能信号以及所述充电超时信号作为所述第一与门的三个输入端信号，第一与门的输出端信号与所述时钟频率信号作为所述第二与门的两个输入端信号，所述第一与门的输出端信号经过第一反相器反相后与所述脉冲宽度调制信号作为所述第一或门的两个输入端信号，所述第二与门的输出端信号连接至所述触发器的S端，所述第一或门的输出端信号连接至所述触发器的R端。所述触发器的Q端信号经第三反相器反相后与所述第二驱动级的输出端信号作为所述第二或门的两个输入端信号，所述第二或门的输出端信号连接至所述第一驱动级的输入端，所述第一驱动级的输出端信号为所述高端功率开关管控制信号，连接至所述高端功率开关管。所述触发器的Q端信号经第二反相器反相后与所述第一与门的输出端信号以及第一驱动级的输出端信号作为所述第三与门的三个输入端信号，所述第三与门的输出端信号连接至所述第二驱动级的输入端，所述第二驱动级的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关充电电路，包括系统电源端、电池端、参考电源端、充电使能信号端和电池供电判断信号端，其特征在于，还包括开关充电模块，所述开关充电模块包括开关充电控制逻辑模块、充电电压控制模块、充电电流控制模块、脉冲宽度控制模块和开关功率级；所述开关充电控制逻辑模块、所述充电电压控制模块、所述脉冲宽度控制模块均与所述充电使能信号端、所述电池供电判断信号端连接；所述充电电压控制模块还与所述电池端、参考电源端连接，输出充电电压误差信号至所述脉冲宽度调制模块；所述脉冲宽度调制模块输出脉冲宽度调制信号至所述开关充电控制逻辑模块，用于将所述充电电压误差信号转换为脉冲宽度调制信号；所述开关功率级还与所述电池端、所述系统电源端连接，包括高端功率开关管、低端功率开关管和功率电感，所述高端功率开关管和所述低端功率开关管的导通脉宽决定充电电流的大小；所述充电电流控制模块与所述充电使能信号端、所述电池供电判断信号端、所述参考电源端连接，接收所述开关功率级的功率电感反馈的电流信号，输出充电电流误差信号至所述脉冲宽度调制模块；所述开关充电控制逻辑模块还与所述开关功率级连接，用于根据所述脉冲宽度调制信号控制所述高端功率开关管和所述低端功率开关管的导通脉宽，进而调节充电电流。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓琴，
申请(专利权)人：珠海全志科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44